Александр Борун - Работы. Мемуар

Не родственник, тем более, кажется, у того Свердлова это был псевдоним… а, нет, не псевдоним, но этот Миша, во всяком случае, при знакомстве сразу, не дожидаясь вопросов, сообщал, что не родственник. К слову, Я.М. Свердлов, в Википедии написано, умер от испанки, это тогда был такой грипп, место которого теперь занимает ковид. Так что по-современному.

Вкратце про Оже-спектрометр (по замечанию В.Ч., что надо бы). Пьер Оже открыл эффект, на котором он основан, в 1925 году, в газах. Сильно позже, с развитием вакуумной техники, его использовали для элементного анализа поверхности твёрдых образцов. Эффект заключается в том, что если вышибить (электронным пучком или рентгеновским облучением) из атома один из внутренних электронов, на его место упадёт один из внешних. Выделяющаяся при этом разностная энергия может передаться третьему электрону, который покинет атом и может быть зарегистрирован. Оже-электрон интересен тем, что его энергия строго определяется энергиями всех трёх участвующих электронов, а от энергии первоначального воздействия на атом не зависит. Таким образом, определив энергию пойманного Оже-электрона, можно сравнить её с атласом Оже-спектров и сказать, например: ага, этот Оже-электрон имеет энергию 91 эВ. Значит, он вылетел из атома кремния. Притом у него есть небольшой химический сдвиг по шкале энергии (т.к. в атласе спектров указана энергия 92 эВ), показывающий, что он связан, вероятно, с атомом кислорода (для азота был бы сдвиг меньше)… Поскольку Оже-электроны, в случае соударения с одним из атомов вещества, теряют свою характерную энергию, те из них, что всё же отображаются на спектре в виде характерных пиков, а не размазались по спектру и потерялись среди прочих электронов, вылетели из самого верхнего слоя образца. Т.о., это метод элементного анализа очень тонкого слоя поверхности. В сочетании с распылением образца ионной пушкой он превращается в метод послойного элементного анализа. Сам спектрометр состоит из вакуумной камеры с кучей усеянных по окружности гайками фланцев, к которым присоединены датчики давления, электронные и ионные пушки, анализатор, насосы, ловушки для остаточных газов, окошки, манипуляторы и пр. Выглядит он как увеличенный в размерах железный морской ёж. Впрочем, примерно так выглядят многие высоковакуумные исследовательские приборы. Главный элемент – анализатор, у Оже-спектрометра он чаще всего типа «цилиндрическое зеркало». Состоит из двух цилиндров, вложенных один в другой, между которыми электрическое поле. Электроны влетают в пространство между цилиндрами через кольцевую щель на переднем конце внутреннего цилиндра, поворачивают в электрическом поле и вылетают через такую же щель в его конце – те, энергия которых соответствует приложенному в данный момент напряжению между цилиндрами. Испускаются электроны образцом, который помещается в фокусе анализатора, а попадают на приёмник, который в другом фокусе, с другого конца анализатора. От образца те электроны, что попадают в анализатор, летят в пространстве между двух конусов, упирающихся в края первой щели. Чтобы записать спектр, напряжение, подаваемое на цилиндры анализатора, меняется в заданном интервале. Чтобы усилить сигнал, оно ещё и модулируется высокочастотной синусоидой, а приёмная схема вылавливает именно эту частоту. Кроме большого металлического ежа, с которого свисает множество проводов, при спектрометре имеется несколько шкафов аппаратуры, разделённых на блоки для обслуживания определённых частей спектрометра: питание и управление насосами, датчиками, пушками, анализатором и пр. В какой-то момент я позавидовал космонавтам, у которых вакуум ещё получше, а насосов не надо, но тут же сообразил, что зато им пришлось бы всю аппаратуру помещать в свинцовые ящики – от космических лучей. А её по объёму не меньше. В старом варианте спектрометр имел самописец для записи спектров, например, в Кунцево я так и работал (см. дальше), параллельно с работой ионной пушки, потихоньку распылявшей образец, записывал кусочки спектров, соответствующих окошкам, где были пики нужных химических элементов, отмечая на спектре время записи, потом измерял получившиеся пики и надписывал величину в мм, и строил вручную график изменения величин пиков, считая, что они пропорциональны содержанию этих элементов, а время записи данного Оже-пика соответствует глубине образца, на которой фиксировался этот элемент. Сейчас спектрометры делают всё это сами, они с компьютером и монитором.

Довольно интересно получилось. Оказалось, слой окисла состоит, в основном, из Ga 2O 3, а оксида мышьяка в нём заметно меньше половины, зато между слоем окисла и поверхностью полупроводника сохранился мышьяк в чистом виде, и не в соединении с галлием, и не окисленный. То есть, получается, кислород ухитрился отобрать галлий у мышьяка, а сам мышьяк окислить не сумел почему-то. Не весь, большая-то часть его исправно окислилась. Это была не химия в чистом виде, а химия при хитрой конфигурации образца. – В.Ч.: С этого места заметно различие с воспоминаниями о колхозах. В колхозе (по крайней мере в нашем поколении) все бывали и представляют себе обстановку хорошо. Но с физикой твердого тела (так, кажется, называется твоя узкая специальность?) знакомы очень немногие, мало кто помнит даже, что As – это мышьяк. Допустим, про эффект Оже я в википедии посмотрел, но устройство самого спектрометра надеялся понять по твоему описанию, но отчетливого впечатления не получил. Могу, конечно картинки в google ещё поискать, но вообще я же отличник и сын инженеров, а понимаю далеко не всё. Тут надо решить: каков круг предполагаемых читателей: условный Алик Хазанов или гл обр Матвей. Для гуманитариев куски текста, где подряд идет много непонятых вещей, слишком велики, должно утомлять. С другой стороны, что же теперь: всё это выкидывать оставляя одни анекдоты про японцев? Кому непонятно, но хочется понять – пусть потрудятся, либо пропустят, но о разумном балансе общепонятного и вещей специальных, нельзя ли где что-то дополнительно разжевать – ты подумай. – Я: да, спасибо, можно попытаться в виде сносок сделать, чтобы кому не интересно по причине уже знает или наоборот, сто лет знать не хочет, мог пропускать… Был там и интересный методический момент. Оже-пик галлия на спектре сдвигался, в зависимости от его химического состояния, потому что в образовании его Оже-электронов участвовали внешние электронные оболочки атома, в результате между тем, как он выглядел в окисле, и тем, как в полупроводнике, была переходная область, в которой его пик был в обоих видах. Это приводило к тому, что там он увеличивался не в высоту от такого наложения, а в ширину. При оценке количества Ga по амплитуде пика возникала недооценка, он на послойном графике концентраций как бы проваливался чуть ли не вдвое. А на самом деле это кажущийся эффект. Это было очень полезно, я потом сталкивался с аналогичными случаями и к удивлению коллег предлагал объяснение неожиданного провала на графике послойного распределения какого-то элемента, меняющего своё химическое состояние – провал-то кажущийся. Надо бы оценивать по площади пика, но Оже-спектрометры ещё не умели интегрировать.