Modelo dinámico de incorporación de oxígeno incidente sobre sustratos de silicio durante análisis de espectrometría de masas de iones secundarios

Abstract

LA ESPECTROMETRIA DE MASAS DE IONES SECUNDARIOS ES UNA TECNICA DE ANALISIS QUIMICO DE LA SUPERFICIE DE SOLIDOS CON GRAN MARGEN DINAMICO DE SEÑAL. ESENCIALMENTE, LA TECNICA CONSISTE EN EL PULVERIZADO DE LA SUPERFICIE A ANALIZAR POR INCIDENCIA DE UN HAZ DE IONES EN VACIO. JUNTO A OTROS TIPOS DE PARTICULAS, SE EMITEN IONES QUE SON RECOGIDOS Y ANALIZADOS. EL PRINCIPAL PROBLEMA DE ESTA TECNICA ES QUE DA INFORMACION CUALITATIVA Y NO CUANTITATIVA. NO ES POSIBLE, EN GENERAL, DETERMINAR A PARTIR DE RAZONAMIENTOS DE PRIMEROS PRINCIPIOS LAS CONCENTRACIONES ATOMICAS CORRESPONDIENTES A LAS SEÑALES DE LAS ESPECIES IONICAS DETECTADAS. LAS SEÑALES RECOGIDAS NECESITAN DE REFERENTES EXTERNOS PARA SU CALIBRACION. LA RAZON ESTA EN LA FUERTE DEPENDENCIA DE LA SENSIBILIDAD DEL SIMS A LAS ESPECIES IONICAS EN FUNCION DE LA COMPOSICION MATRICIAL DEL LUGAR DE EMISION, A LO QUE SE LLAMA "EFECTOS DE MATRIZ". CUANDO EL MATERIAL ANALIZADO ESTA CONSTITUIDO POR CAPAS DELGADAS (DE DECENAS DE NANOMETROS O MENOS), Y TIENE COMPOSICION MATRICIAL GRADUAL EN PROFUNDIDAD, LA CUANTIFICACION DE LAS SEÑALES TOMADAS SE HACE MAS DIFICIL POR LA ACCION DE FENOMENOS DE MEZCLA INDUCIDA POR BOMBARDEO QUE ALTERAN LOS PERFILES DE CONCENTRACION ORIGINALES DEL MATERIAL, Y POR LO TANTO LA MATRIZ DESDE LA QUE EFECTIVAMENTE SE EMITEN IONES POR PULVERIZADO. ESTE TRABAJO DE TESIS BASICAMENTE, ES UN PROCEDIMIENTO QUE PERMITE CUANTIFICAR LAS SEÑALES SIMS EN ESTA SITUACION CUANDO EL MATERIAL ES BINARIO. EL PROCEDIMIENTO CONSISTE EN UN METODO DE EVALUACION DE LA CUANTIFICABILIDAD DE CADA MUESTRA Y EN LA CUANTIFICACION EFECTIVA EN LA MEDIDA DE LO POSIBLE. SE TIENE ESPECIAL CUIDADO CON LAS SITUACIONES DE VARIACION MUY RAPIDA EN PROFUNDIDAD DE LA COMPOSICION DE LA MATRIZ, Y CON LA PRESENCIA DE OXIGENO COMO ELEMENTO INDESEADO. SE HA ESTUDIADO UN CASO PARTICULAR EL DEL SISTEMA DE LOS SILICIUROS DE IRIDIO POR SU DISPONIBILIDAD Y CRECIENTE RELEVANCIA EN EL CAMPO DE LA OPTOELECTRONICA DEL INFRARROJO PROFUNDO. TAMBIEN SE HA ABORDADO EL MODERADO Y SIMULACION DE LA MEZCLA INDUCIDA POR BOMBARDEO, DADA LA INFLUENCIA QUE ESTA EJERCE EN LA ALTERACION DE LOS PERFILES DE CONCENTRACION DURANTE EL PROPIO ANALISIS. POR FIN, SE HA DESARROLLADO UN PROCEDIMIENTO DE MEDIDA DE VELOCIDADES DE EROSION ADAPTADO A LOS INSTRUMENTOS DISPONIBLES. LA VELOCIDAD DE EROSION VARIA CON LA MATRIZ, DE MODO QUE CUANDO LA COMPOSICION ES GRADUAL, AFECTA A LA DETERMINACION DE LOS PERFILES DE CONCENTRACION EN PROFUNDIDAD E, INCLUSO, AL VALOR DE LAS MISMAS SEÑALES RECOGIDAS, INDUCIENDO EFECTOS DE MATRIZ.