Проучавање електронске структуре и састава површина вишекомпонентних полупроводника Цд(Зн)1-хМн(Фе)џТе1-у(Се,С9у

Abstract

Познавање површинске структуре вишекомпонентних II–VI полупроводника и утицаја дуготрајног излагања ваздуху на њу значајно је у технолошком и научном смислу. Резултати добијени у овом раду омогућавају боље разумевање процеса на површини испитиваних система (оксидација, сегрегација и миграција елемената), који су уско повезани са њиховим површинским својствима. Метода фотоелектронске спектроскопије рендгенским зрачењем (XPS) је указала на различит састав испитиваних површина, одступање од стехиометријског састава, али и неуниформност састава по дубини узорака на бази CdTe и ZnTe. Због слабо израженог хемијског помераја линија Cd и Zn у XPS спектру, за одређивање хемијских веза које ови елементи граде, у Тези је успешно примењен нови приступ за моделовање Ожеових линија. Одступање од стехиометријског састава може бити последица површинске морфологије, те је овај утицај детаљно размотрен, али је пре свега последица неуниформности састава испитиваних површина по дубини. Површинске концентрације елемената добијене рутинским приступом квантитативној анализи XPS резултата (коришћењем фактора осетљивости) послужиле су за праћење њихове међузависности и једноставну процену површинског састава, а показано је и да постоји компетиција процеса оксидације и адсорпције угљоводоника на површини. Ипак, да би се одредио састав специфичне површинске структуре узорака, која није униформна по дубини те примена фактора осетљивости није могућа, у оквиру ове Тезе је развијен модел који полази од „првих принципа“. Применом модела, уз сазнања која је пружила опсежна анализа XPS и Ожеових спектара, утврђен је тачан састав узорака. Одређене су хемијске фазе присутне у свакој од уочене три површинске области – запреминска област, оксидни слој и слој нечистоћа, и процењена је дебљина површинских слојева узорака.

Understanding of the multicomponent II–VI semiconductors surface structure and influence of long term air exposure on it, is a very important question in both, scientific and technological manner. Results presented in this dissertation offers better insight into surface processes of investigated systems (oxydation, segregation and migration of elements), which are closely related to their surface properties. X–ray photoelectron spectroscopy (XPS) reveals different surface structures, variations in stoichiometry and in–depth non–uniform structure of examined samples based on CdTe and ZnTe. Due to poor chemical peak shifts of Cd and Zn lines in XPS spectrum, for chemical bond identification of these elements, the new approach for modeling Auger lines was successfully applied here. Deviation from stoichiometry composition can be a consequence of surface morphology and this influence was considered in detail, but is certainly attributed to non–uniform structure of surfaces in depth. Relative concentrations of elements detected at the surfaces of investigated samples obtained using standard quantitative analysis approach in XPS (using atomic sensitivity factors) served to monitor their correlation and evaluation of surface structure. Furthermore, competiton of two surface processes, oxydation and hydrocarbons adsorption, is established. The model based on first principles is developed in this dissertation, in order to determine the specific surface structure of samples, where using of atomic sensitivity factors is not possible. Application of this model, followed by additional results provided by XPS and Auger spectrum analysis, enables determination of exact in–depth sample structures. Chemical bonds present in each of the three surface areas – bulk, oxide and contamination layer, were determined. Samples surface layers thicknesses were also evaluated.