Size Effect of the Electron Yield Work on Single-Crystal Silicon Samples

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Changes in electron work function (EWF) @=(ft)  during the separation of Si(100) single-crystal silicon wafers into smaller samples (scribing operation) have been studied by the method of kinetic curves of EWF. The observed effect can be attributed to the sorption of water vapor on the Si(100) surface. The Helmholtz formula has been applied to estimate the amount of water absorbed by the samples, causing a change in the EWF. To determine the localization of sorbed water, we have used the method of layer-by-layer etching of the surface of Si(100) samples using low-temperature SF6-plasma. It has been shown that with a decrease in the size (area) of the samples, the size effect of the EWF takes place. For a whole plate (with an area of 80 cm2) is characterized by the EWF value close to its reference value (@=5.0) eV), while for small samples (~1 cm2), this value decreases to 4.5 eV, which indicates a significant water content in the samples (~0.3 × 1015 molecules cm–2). The data on sample etching by plasma have showed that water is unevenly distributed over the thickness of the sample, and is mainly concentrated in its deeper layers, not changed by mechanical processing (grinding and polishing). The results obtained are consistent with the theory of the secondary structure of a crystal (SSC), according to which crystalline solids have regular gaps (“T-space”) with a size of “1 atomic layer,” in which impurity transfer processes occur. Apparently, chemisorption of water takes place in the micropores of the T-space, which leads to size effects on Si(100).

About the authors

D. O. Sukhorukov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: suhorukov1010@mail.ru
119071, Moscow, Russia

I. S. Pytskii

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: suhorukov1010@mail.ru
119071, Moscow, Russia

A. K. Buryak

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: suhorukov1010@mail.ru
119071, Moscow, Russia

References

  1. Ролдугин В.И. Физикохимия поверхности. Долгопрудный: Интеллект, 2008. 565 с.
  2. Дзидзигури Э.Л. // Тр. конференции “Нанотехнологии функциональных материалов. НФМ'2010”. С. 74.
  3. Vasilev A.A., Ivantsov M.I., Dzidziguri E.L. et al. // Fuel. 2022. V. 310. P. 122455.
  4. Новиков С.Н., Сухоруков О.Г., Тимошенков С.П. и др. // Журн. общ. химии. 2012. Т. 82. № 1. С. 57.
  5. Грег С., Синг К. Адсорбция. Удельная поверхность. Пористость. М.: Мир, 1984. 306 с. (Gregg S.J., Sing K.S.W. Adsorption, surface area and porosity. London: Academic Press, 1982. 303 p.)
  6. Thiel P.A., Madey T.E. // Surf. Sci. Rep. 1987. V. 7. P. 211.
  7. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. М.: Мир, 1989. 564 с. (Woodruff D.P., Delchar T.A. Modern Techniques of surface science. Cambridge: Cambridge university press, 1986. 453 p.)
  8. Новиков С.Н., Тимошенков С.П. // Изв. вузов. Электроника. 2002. № 5. С. 81.
  9. Физические величины. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. С. 568.
  10. Справочник по дипольным моментам. М.: Высш. школа, 1971. С. 30.
  11. Borman V.D., Lebedinski Yu.Yu., Trojan V.J. // Phys. Low-Dim. Struct. 1998. V. 7–8. P. 167.
  12. Веснин Ю.И. Вторичная структура и свойства кристаллов. Новосибирск: Издательство СО РАН, 1997. С. 16.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (39KB)
3.

Download (34KB)
4.

Download (29KB)
5.

Download (54KB)
6.

Download (69KB)
7.

Download (21KB)

Copyright (c) 2023 Д.О. Сухоруков, И.С. Пыцкий, А.К. Буряк

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».