Методы структурного анализа тонких пленок. Метод дифракции электронов низких энергий (ДЭНЭ)
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
зображения, исходя из расположения атомов в реальном пространстве. На рис. 6 показаны примеры наружных слоев на поверхности (100) кубического кристалла. Буква р на рис. 6 указывает, что элементарная ячейка является примитивной, а картина дифракции электронов низких энергий для р (2х2) имеет дополнительные пятна полуцелого порядка. Буква с на рис. 6 указывает, что элементарная ячейка имеет дополнительный рассеиватель в центре, дающий пятна 1/2,1/2 на дифракционной картине.
Рисунок 6. Верхние слои поверхности (100) кубического кристалла (а) в реальном пространстве и соответствующие им картины ДЭНЭ в пространстве обратных векторов (б).
В общем, изменения периодичности поверхности приводят к изменениям дифракционной картины, которые могут легко наблюдаться и интерпретироваться в терминах новой двумерной симметрии. Такие изменения часто наблюдаются, например, при адсорбции газов на кристаллических поверхностях. Атомы газа часто располагаются упорядоченным образом с периодичностями, которые получаются умножением периодичности подложки на целые числа. Стандартным обозначением для таких структур является M(hkl)-(nxm)-C, где М - химический символ элемента, поверхность которого рассматривается; (hkl) означает кристаллическую плоскость, параллельную поверхности; (пxт) показывает, что новая поверхностная структура имеет периодичность, которая в n раз превышает первоначальную периодичность поверхности в направлении а и в т раз - в направлении b. Наконец, С является химическим символом адсорбированного газа или другого загрязнения поверхности. Часто перед (nxт) ставится буква: например, р означает, что новая элементарная ячейка является примитивной, или с, которая обозначает центрированную ячейку. Символ р часто опускают для краткости. Если новая элементарная ячейка повернута относительно подложки, то указывается угол взаимной ориентации. Примерами таких обозначений являются Ni(111) (2x2)-0, Pt(100)-C(2x2)-C2H5 ,W(110)-C(9x5)-СО и Si(111)-(7X7).
Рисунок 7. Картины ДЭНЭ на Si (100) для чистой поверхности (а) и поверхности, покрытой водородом (б).
В первом случае картина состоит из двух рядов (2x1), повернутых на 90 относительно друг друга. Максимумы порядка - возникают за счет двойной периодичности на поверхности. С водородным покрытием подложка имеет периодичность (1x1) и максимумы порядка-больше не наблюдаются.
Когда вид загрязнения неизвестен или когда предполагается, что поверхность перестроилась с новой периодичностью в отсутствие каких-либо других элементов, последний символ исключается. Дифракция на чистой поверхности Si(100) дает картину, которая содержит как "нормальные" пятна, так и пятна 1/2 -порядка, обусловленные перестройкой поверхности (рис.7, а). Адсорбция водорода устраняет периодичность, наблюдающуюся на чистой поверхности, и дифракционная картина соответствует внутриобъемной структуре (рис.7, б). Высокая поверхностная чувствительность дифракции электронов низких энергий обусловлена большим сечением рассеяния низкоэнергетичных электронов на атомах. Дифракция электронов средних энергий (ДЭСЭ) и дифракция электронов высоких энергий (ДЭВЭ) на отражение раздвигаю: границу энергетического диапазона используемых электронов до ~ 50 кэВ, что делает эти методики более полезными для тонких пленок (а не для поверхности. Эти методики обычно используют геометрию скользящих углов, что налагает более строгие требования на планарность поверхности образца. [4]
Заключение
Использование ДМЭ для анализа плёнок па поверхностях кристаллов позволило непосредственно количественно изучать межатомные взаимодействия и адсорбционных монослоях, что привело и появлению новейшего направления физики двумерных поверхностных структур. Изучение двумерных фазовых переходов газ - жидкость - кристалл даёт цепную информацию о свойствах адсорбированных атомов, измерение поляризации спина при ДМЭ - возможность изучения мат. свойств поверхности. [9]
Уже в самых первых экспериментах по рассеянию медленных электронов обнаружился целый ряд особенностей, которые до сих пор не имеют даже качественного объяснения в терминах дифракции электронных волн. Напротив, эти особенности находят качественное объяснение, если рассматривать резонансы рассеяния медленных электронов как резонансы вторичной электронной эмиссии. Поэтому мы отдаём предпочтение вторично-эмиссионному подходу, в котором не требуется наделять электроны искусственными волновыми свойствами.
Но следует добавить: помимо рассеяния медленных электронов, существуют и другие области эксперимента, где, как полагают, электроны проявляют волновые свойства [2]. Например, это рассеяние быстрых электронов, с энергиями в несколько десятков килоэлектронвольт, на тончайших плёнках или фольгах. Впрочем, мы не удивимся, если окажется, что и там можно обойтись без привлечения дифракции электронных волн, а рассмотреть резонансное выбивание электронов из самых глубоких, рентгеновских оболочек.
Литература
1.Ревокатова И.П., Силин А.П. Вакуумная туннельная микроскопия - новый метод изучения поверхности твердых тел. Успехи физических наук, том 142, №1, 1984.
2.Г. Пинскер. Диффракция электронов. Изд-во АН СССР, М.-Л., 1949.
3.,2.,.,1980;">Скрышевский А.Ф., Структурный анализ жидкостей и аморфных тел, 2 изд., М., 1980;
.Н.Н. Никитенков. Основы изотропного, химического и структурного ?/p>