Количественная калибровка и послойный анализ концентрации германия в гетероструктурах Ge$_x$Si$_{1-x}$/Si методом вторично-ионной масс-спектрометрии

Обсуждаются режимы количественного анализа концентрации германия в слоях Ge$_x$Si$_{1-x}$ методом вторично-ионной масс-спектрометрии, позволяющие минимизировать нелинейные матричные эффекты. Для установки TOF.SIMS-5 с времяпролетным масс-анализатором апробированы режимы анализа, использующие различные типы вторичных ионов при распылении ионами цезия: положительные GeCs$^+$, SiCs$^+$ и отрицательные Ge$^-$, Si$^-$. В отличие от существующих работ для установок TOF.SIMS показана линейная зависимость отношения концентраций ионов Ge$^-$/Si$^-$ от величины $x/(1-x)$. Предложено два новых варианта линейных калибровок для концентрации германия с использованием кластерных вторичных ионов Ge$_2^-$. Определены калибровочные коэффициенты для всех линейных калибровок при разных энергиях распыляющих ионов цезия и зондирующих ионах Bi$^+$ и Bi$^+_3$. Впервые установлено, что среди возможных режимов количественного послойного анализа концентрации германия в многослойных гетероструктурах Ge$_x$Si$_{1-x}$/Si наилучшее разрешение по глубине обеспечивает режим калибровки, использующий элементарные отрицательные вторичные ионы Ge$^-$ и Si$^-$.