Методы структурного анализа тонких пленок. Метод дифракции электронов низких энергий (ДЭНЭ)

Исследование кристаллической структуры поверхности с помощью рентгеновских и электронных пучков. Дифракция электронов низких и медленных энергий (ДЭНЭ, ДМЭ), параметры. Тепловые колебания решетки, фактор Дебая-Валлера. Реализация ДЭНЭ, применение метода.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 08.06.2012
Размер файла 3,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Томский политехнический университет

Факультет естественных наук и математики

Направление (специальность) - физика

Кафедра водородной энергетики и плазменных технологий

Курсовая работа

Методы структурного анализа тонких пленок. Метод дифракции электронов низких энергий (ДЭНЭ)

Томск - 2012

Содержание

Введение

1. Дифракция электронов

1.1 Дифракция электронов низких энергий ДЭНЭ (дифракция медленных электронов ДМЭ)

1.2 Параметры дифракции

1.3 Тепловые колебания решетки и фактор Дебая-Валлера

1.4 Реализация ДЭНЭ. Применение метода ДЭНЭ

Заключение

Список источников и литературы

Введение

Проблемы поверхности вызывают сегодня, пожалуй, наибольший интерес у физиков. И не только научный интерес, но и самые разнообразные эмоции.

Например, знаменитый теоретик Вольфганг Паули однажды раздраженно воскликнул: «Поверхность создана дьяволом!» Другой великий физик, Энрико Ферми, выразил скорее сожаление, чем гнев: «Поверхности очень интересны, но ведь их так мало...» По-видимому, Ферми имел в виду, во-первых, то, что поверхность занимает лишь очень малую часть массивного тела, и, во-вторых, что ее почти невозможно получить в чистом виде, необходимом для изучения средствами экспериментальной физики. Поэтому традиционно поверхности твердых тел исследовались химическими методами, и физики подключились к этой проблеме сравнительно недавно - примерно в середине 60-х годов. Как и можно было предположить, у физиков возник свой взгляд на поверхность. Они стремятся понять, как на ней расположены атомы и как ведут себя поверхностные электроны. Ответы на эти вопросы дает изучение атомарно-чистых поверхностей, которые «живут» только в сверхвысоком вакууме и которые раскрывают неповторимую индивидуальность «поверхностного вещества». [1]

Триумфальное шествие волновой теории вещества началось после экспериментов по рассеянию медленных электронов (с энергиями <100 эВ) на поверхности монокристалла, начиная с работы Дэвиссона и Джермера. Полагают, что в этих экспериментах у электронов наблюдались волновые свойства - а именно, явление дифракции.

Каково происхождение волновых свойств у электронов? Физический смысл волн де Бройля до сих пор не ясен, их приемлемая физическая модель отсутствует, а очевидная проблема сингулярности для случая, когда частица покоится - даже не обсуждается. Кроме того, в разных системах отсчёта скорость частицы различна; следовательно, различна и её длина волны. Но тогда, при анализе рассеяния электронов на щели, не избежать противоречия с принципом относительности: “А если заставить щель двигаться на электрон? Ведь принцип относительности этого не запрещает. А в этом случае длина волны станет равной бесконечности, и дифракции происходить не будет“.

Несмотря на этот ряд нерешённых теоретических проблем, связанных с волнами де Бройля, мало кто из современных физиков сомневается в их физической реальности, поскольку, якобы, имеет место их дифракция. Но при знакомстве с оригинальными работами обнаруживается, что, для интерпретации полученных картин рассеяния медленных электронов в терминах дифракции, требуется закрывать глаза на целый ряд “странностей”. Между тем, эти “странности” находят простое объяснение, по крайней мере, качественное, в рамках другого подхода - отнюдь не в духе волновой теории. [2]

Схема эксперимента была, вкратце, такова. Слаботочный пучок термоэмиссионных электронов направлялся нормально на поверхность среза монокристалла никеля. Монокристалл можно было поворачивать вокруг линии падения пучка, детектор же рассеянных электронов позволял проводить их селекцию по углу рассеяния. Таким образом, имелась возможность сканировать, по отношению к монокристаллу, почти всю заднюю полусферу рассеяния - не затенённую электронной пушкой. Детектор настраивался так, чтобы отсекались электроны с малой энергией и регистрировались только те, которые испытали упругое или почти-упругое рассеяние. Выводы о картинах рассеяния делались на основе величины тока с детектора в зависимости от трёх параметров: энергии падавших электронов и двух углов, определявших направления рассеяния. [2]

Структурный анализ - это определение строения веществ и материалов, т.е. выяснение расположения в пространстве составляющих их структурных единиц (молекул, ионов, атомов). В узком смысле Структурный анализ - это определение геометрии молекул и молекулярных систем, которую обычно описывают набором длин связей, валентных (плоских) и двугранных (торсионных) углов, Структурный анализ обычно включает получение экспериментальных данных и их математическую обработку.

Строение поверхности твердых тел изучают обычно с помощью дифракции медленных электронов. [3]

Наиболее разработанными методами исследования кристаллической структуры поверхности являются методы, основанные на дифракции рентгеновских и электронных пучков.

Рентгеновская дифракция является классической и хорошо разработанной методикой определения кристаллической структуры объема твердых тел. При этом размеры анализируемого объема определяются, главным образом, длиной поглощения рентгеновского излучения - в большинстве экспериментальных ситуаций эта длина составляет от 10 до 100 мкм. Для исследования приповерхностных областей необходимы характер взаимодействия или геометрия, которые обусловливают дифракцию на самой поверхности или вблизи нее. Чувствительность к свойствам поверхности возникает обычно при использовании геометрии скользящих углов падения излучения на поверхность или анализа с помощью дифракции медленных электронов (ДМЭ) (или, что то же самое, дифракции электронов низких энергий (ДЭНЭ)).

Дифракционные методы представляют собой большую и самостоятельную область исследований. Имеется большое число обзоров и учебников, посвященных дифракционным методам. Поэтому они, равно как и на растровая (сканирующая) и просвечивающая микроскопии, в данном пособии подробно не рассматриваются. Вместо этого рассмотрим в качестве иллюстрации дифракционных методов дифракцию медленных электронов и более подробно остановимся на полевых методах, которые существенно менее известны, чем дифракционные. [4]

Использование в опыте низкоэнергичных, так называемых медленных электронов, которые проникают в кристалл на очень малую глубину, позволяет получать информацию об очень тонком приповерхностном слое кристаллов. Дифракция медленных электронов является в настоящее время одним из наиболее информативных методов исследования поверхности твердых тел, она позволяет изучать перестройку кристаллической структуры на поверхности, явления адсорбции и самые начальные стадии кристаллизации твердых тел. Электронография позволяет также изучать атомную структуру ближнего порядка в аморфных телах, стеклах и жидкостях и, кроме того, структуру молекул газов и характер их тепловых колебаний в широком температурном интервале. [5]

1. Дифракция электронов

1.1 Дифракция электронов низких энергий ДЭНЭ (дифракция медленных электронов ДМЭ)

Рассеяние микрочастиц (электронов, нейтронов, атомов и т.п.) кристаллами или молекулами жидкостей и газов, при котором из начального пучка частиц данного типа возникают дополнительно отклонённые пучки этих частиц; направление и интенсивность таких отклонённых пучков зависят от строения рассеивающего объекта.

Дифракция частиц может быть понята лишь на основе квантовой теории. Дифракция - явление волновое, оно наблюдается при распространении волн различной природы: дифракция света, звуковых волн, волн на поверхности жидкости и т.д. Дифракция при рассеянии частиц, с точки зрения классической физики, невозможна.

Квантовая механика устранила абсолютную грань между волной и частицей. Основным положением квантовой механики, описывающей поведение микрообъектов, является корпускулярно-волновой дуализм, т. е. двойственная природа микрочастиц. Так, поведение электронов в одних явлениях, например при наблюдении их движения в камере Вильсона или при измерении электрического заряда в фотоэффекте, может быть описано на основе представлений о частицах, в других же, особенно в явлениях дифракции, - только на основе представления о волнах. Идея "волн материи" была высказана французским физиком Л. де Бройлем в 1924 и вскоре получила блестящее подтверждение в опытах по дифракция частиц.

Согласно квантовой механике, свободное движение частицы с массой m и импульсом р = mv (где v - скорость частицы) можно представить как плоскую монохроматическую волну (волну де Бройля) с длиной волны, распространяющуюся в том же направлении, в котором движется частица [2]

Дифракция электронов -- процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет свойства, аналогичные свойствам волны. При выполнении некоторых условий, пропуская пучок электронов через материал можно зафиксировать дифракционную картину, соответствующую структуре материала.

Процесс дифракции электронов получил широкое применение в аналитических исследованиях кристаллических структур металлов, сплавов, полупроводниковых материалов. [6]

Строение поверхности твердых тел изучают обычно с помощью дифракции медленных электронов.[3]

Дифракция медленных электронов (ДМЭ) - это старейший из современных методов исследования поверхности. Начало этому методу положили классические опыты К. Дэвиссона и Л. Джермера, проведенные в 1927 году, послужившие первым доказательством волновой природы электрона. Схема эксперимента была, вкратце, такова. Слаботочный пучок термоэмиссионных электронов направлялся нормально на поверхность среза монокристалла никеля. Монокристалл можно было поворачивать вокруг линии падения пучка, детектор же рассеянных электронов позволял проводить их селекцию по углу рассеяния. Таким образом, имелась возможность сканировать, по отношению к монокристаллу, почти всю заднюю полусферу рассеяния - не затенённую электронной пушкой. Детектор настраивался так, чтобы отсекались электроны с малой энергией и регистрировались только те, которые испытали упругое или почти-упругое рассеяние. Выводы о картинах рассеяния делались на основе величины тока с детектора в зависимости от трёх параметров: энергии падавших электронов и двух углов, определявших направления рассеяния. Однако, широкое применение ДМЭ, как и остальных методов исследования поверхности, началось с 60-х годов в связи с развитием современной техники сверхвысокого вакуума.

Медленными называются электроны с энергией 10 ... 100 эВ. Эта энергия сравнима по абсолютной величине с энергией внешних оболочек атомов. По этой причине медленные электроны сильно взаимодействуют с веществом, хорошо рассеиваются, в результате чего средняя длина свободного пробега составляет всего 5 ... 10 А. Этим обусловлена поверхностная чувствительность метода.

Дифракционные картины при рассеянии медленных электронов интерпретируют обычно в кинематическом приближении, в котором пренебрегают потерями энергии первичных электронов. Другими словами, вклад в дифракционную картину в этом приближении учитывается только от упруго отраженных электронов. Поскольку при малых энергиях разница в энергиях упруго отраженных и истинно вторичных электронов мала, необходимо в экспериментальной установке принимать меры для отделения упруго отраженных электронов от неупруго рассеянных. [7] В формировании картины ДМЭ принимают участие только ближайшие к поверхности слои атомов. [8]

1.2 Параметры дифракции

Для исследования кристаллической структуры поверхности используются электроны с энергией.-100 эВ. Во всех методах дифракционного анализа упорядоченные ряды атомов в кристаллической решетке действуют когерентно как дифракционная решетка, приводя к появлению дифракционных минимумов и максимумов.

Дифракция электронов была продемонстрирована экспериментами Дэвиссона и Джермера. Эти эксперименты дали доказательство справедливости использования волнового уравнения для описания атомных частиц, а именно уравнения Шредингера, и дали прямое подтверждение соотношения де Бройля между длиной волны частицы л и ее импульсом р:

л =h/p = h(2mE)-1i2. (1)

При рассмотрении межатомных расстояний около 1 А соответствующая энергия частицы для электронов равна 150 эВ,

Для каждого вида дифрагирующего излучения выбирается свой режим анализа материала по глубине. Дифракция представляет собой когерентное сложение излучения с одной и той же длиной волны, поэтому поглощение или некогерентное рассеяние в зависимости от того, что из них преобладает, определяют возможности для исследования глубины. При рентгеновской дифракции используют рентгеновское излучение с длинами волн, сравнимым постоянной решетки, т. е. около 1А, что соответствует энергии рентгеновских квантов 12.4 кэВ. Поглощение рентгеновского излучения обусловлено фотоэлектронным поглощением, поэтому могут быть исследованы сравнительно толстые или объемные образцы. Преобладающим взаимодействием для рентгеновского излучения с энергиями ~ 10 кэВ является фотоэлектронные эффект, то есть поглощение. Неупругие эффекты, вызванные комптоновским рассеянием, несущественны, так как фотоэлектронное поглощение намного сильнее, чем комптоновское рассеяние. Дифракция рентгеновского излучения происходит на глубинах порядка 10 мкм. Поглощение электронов определяется в основном глубиной выхода, поэтому дифракция электронов низких энергий (ДЭНЭ) используется для исследования структуры поверхности. В качестве чисто поверхностного метода ДЭНЭ не совершенна, так как электроны могут проникать на глубину нескольких атомных слоев.

Энергетическое распределение отраженных электронов показано на рис.1.

Большая часть этого распределения связана с актами неупругого рассеяния (оже-электроны, вторичные электроны и плазменные возбуждения). Эти неупругие процессы, в первую очередь плазменные потери, определяют глубину выхода. Для дифракционных исследований используется острый пик (рис.1) упруго рассеянных электронов. В экспериментах этот пик наблюдается изолированным на энергетическом распределении от остальных частиц, которые испытали неупругое рассеяние. [4]

Рисунок 1. Схематическое изображение энергетических распределений з (Е) падающего (1,4), неупруго (2) и упруго (3, 5) рассеянных пучков при отражении электронов с энергией Ер от поверхности монокристалла

1.3 Тепловые колебания решетки и фактор Дебая-Валлера

При определении положений, занимаемых атомами в кристалле, необходимо учитывать их тепловые колебания около равновесных положений, нарушающих совершенство решетки. Мерой смещения атомов при тепловых колебаниях служит среднеквадратичная амплитуда u2. В гармоническом приближении распределение по амплитудам является гауссовым:

Р(и) = (2р< и2>)-3/2 ехр(-и2/2<и2>), (2)

где <и2> - среднее значение и для этого распределения. Во многих случаях можно пользоваться одномерной компонентой <и2х>, для которой

Р(и) = (2р< и2х >)-1/2 ехр(-и2 х /2<и2х >), (3)

Для кубических систем <и2х >= <и2у> = <uz> = <u2>/3. Можно определить двумерную среднеквадратичную амплитуду тепловых колебаний

р2 = <и2х> + <и2у>

Дебаевская температура и D приближенно определяется соотношением

h щ D = k и D (4)

где щ D - дебаевское обрезание по частоте, соответствующее максимальной частоте фонона в твердом теле. Далее,

(5)

Где Ф(х)= - функция Дебая (табулирована), М -- масса атома в твердом теле, состоящем из атомов одного сорта. Зависимость <u2> от температуры выражается формулой

(6)

где х = и D/Т. Эта зависимость схематически изображена на рис. 2.

Рисунок 2. Среднеквадратичное отклонение <и2> как функция температуры Та приближения Дебая

Величина наклона асимптотики функции к началу координат показана фигурной скобкой амплитуда колебаний при Т =0 (нулевые колебания)

При высоких температурах, Т>> иD в величина <u2> пропорциональна абсолютной температуре; при низких температурах <u2> стремится к постоянному конечному значению, соответствующему нулевым колебаниям в твердом теле.

Тепловые колебания ответственны за температурную зависимость интенсивности дифрагированного рентгеновского излучения. Интенсивность дифракционных пятен убывает с ростом температуры по закону

I = I0exp(-2W), (7)

где W - фактор Дебая - Валлера. В случае рентгеновской дифракции 2

W =(1/3) <u2><k2>

где Дk -передача импульса при рассеянии рентгеновского кванта, т.е

Дk=(4р/ л)sinи

Здесь л - длина волны падающего излучения, угол рассеяния. [4]

поверхность решетка дифракция электрон

1.4 Реализация ДЭНЭ. Применение метода ДЭНЭ

Рассмотрим электрон с длиной волны л падающий перпендикулярно на периодический ряд атомов с межатомным расстоянием а (рис. 8.3). Волны малой амплитуды при рассеянии электрона на одном атоме будут интерферировать с волнами на соседних атомах. В случае взаимного усиления волн возникают новые волновые фронты. Для усиливающей интерференции необходимо, чтобы эти слабые волны складывались, а не погашались. Следовательно, они должны быть в фазе, т.е. вдоль данного направления должно укладываться целое число длин волн между волновым фронтом и различными атомами. Это условие усиления рассеяния в результате интерференции записывается в виде

nл=a sinи (8)

где nл - целое число длин волн, a sinи - проекция межатомного расстояния вдоль нового направления распространения и, следовательно, расстояние между волнами, рассеянными на соседних атомах. Если это условие усиления при интерференции выполняется для волн, возникающих на соседних атомах, то оно будет выполняться и для волн, возникающих на любых атомах ряда вследствие периодичности кристалла.

Рисунок 3. Дифракция частиц на ряде рассеивающих центров: а - плоская падающая волна; б - волновой фронт рассеянной волны; в - конус, на котором интерференция приводит к усилению волны; 1 - падающий пучок; 2 - дифрагированный пучок.

В зависимости от а и л усиливающая интерференция может иметь место при нескольких значениях углов в. Поскольку этот ряд атомов имеет одномерную симметрию, усиливающая интерференция будет происходить на конусах с осью, расположенной на атомном ряде, и вероятность обнаружения электрона будет конечной также на этих конусах.

Двумерное периодическое расположение атомов с постоянными примитивной решетки а и b будет давать два набора дифракционных условий:

nал а =a sinиа (9)

nала =a sinиb (10)

Новый набор конусов также задает единственно возможное расположение областей усиливающей интерференции. Поскольку оба условия должны выполняться одновременно, единственными областями, где мы можем обнаружить электрон, является пересечение конусов. Поскольку пересечение двух конусов с общим началом и непараллельными осями дает прямые линии, то когда электрон дифрагирует на периодическом двумерном ряде атомов, он может быть рассеян вдоль линий или стержней, простирающихся от поверхности. Если мы установим детектор поперек набора этих стержней, то они будут представлены как точки или пятна. Во многих экспериментах по дифракции электронов низких энергий (рис. 8.4) эти дифракционные стержни пересекаются флюоресцентным экраном, и дифракционные пятна могут наблюдаться визуально. Этим пятнам могут быть сопоставлены удобные обозначения (nа, nb), где na и nb - целые числа длин волн соответственно в а- и b- направлениях, связанных с рассматриваемым стержнем.

Дифракцию электронов низких энергий можно использовать в методиках различной степени сложности. Простейшей схемой является наблюдение картины дифракции электронов низких энергий на флюоресцентном экране. Устройство, схематически изображенное на рис. 7.6, содержит набор замедляющих сеток для отражения неупруго рассеянных электронов. Упруго отраженные электроны имеют энергию, достаточную для преодоления замедляющей системы.

Рисунок 4. Схема вакуумной установки для наблюдения дифракции электронов низких энергий: 1 - электронная пушка; 2 - флюоресцентный экран; 3 - образец; 4 - замедляющие сетки; 5 - дифрагированные пучки; 6 - патрубок вакуумной откачки; 7 - окно обзора.

После прохождения через решетки упруго рассеянные электроны ускоряются для того, чтобы они могли обеспечить свечение флюоресцентного экрана. Такая схема, использующая дифракцию электронов низких энергий, является сравнительно быстрым и простым методом определения кристаллического порядка на самой поверхности монокристалла. Подобные эксперименты должны выполняться в условиях тщательно контролируемого высокого вакуума, так как даже монослой поверхностных загрязнений может серьезно повлиять на качество изображения. В более сложных методиках электронной дифракции измеряется интенсивность дифракционных пятен отраженного пучка. Последующий анализ позволяет получить более детальное описание поверхностной структуры.

Важно понять, что картина дифракции электронов низких энергий отображает периодичность атомов поверхности и общую ее симметрию, но не конкретные положения атомов. Это можно показать на очень простом примере. Рассмотрим в геометрии рис. 8.3 сигналы, соответствующие нулевому порядку (и=0°) и первому порядку дифракции n = 1. Разность углов между двумя дифракционным порядками дается соотношением Ди = arcsin(л /а)

Если л /а =1/3, то Ди = 19.5е. Заменим а --> 2а, уменьшив плотность атомов вдоль ряда в 2 раза. Теперь Ди = 9.59°, а для n=0 и n=2 разность составит Ди = 19.5°. В результате между первоначальными пятнами появляется семейство дополнительных пятен. Любая структура, приводящая к периодичности, будет давать пятна порядка 1/2. Примеры таких структур приведены на рис. 7.7, где показаны первоначальная структура с периодом а, структура с периодом 2а, возникающая за счет вакансий в каждом втором узле, и структура с тем же периодом 2а, возникающая за счет сдваивания прилежащих атомов. Структуры бив состоят из атомов, имеющих весьма различные положения, а результатом являются одни и те же картины ДЭНЭ.

Рисунок 5. Атомные ряды с периодичностью: а - а, б - 2а и в - 2а. В случаях б и в возникает одна и та же картина ДЭНЭ для максимумов порядка 1/2 при различных расположениях самих атомов; 1 - направление падающего пучка.

Хотя определение положений атомов с помощью дифракции электронов низких энергий не является однозначным, можно предсказать симметрию дифракционного изображения, 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. Скрышевский А.Ф., Структурный анализ жидкостей и аморфных тел, 2 изд., М., 1980;

4. Н.Н. Никитенков. Основы изотропного, химического и структурного анализа поверхности методами атомной физики. Учебное пособие. Томск: ТПУ, 2001,201с.

5. http://test-777-test.narod.ru/pages/page4.htm

6. http://wikipedia.tomsk.ru/ru.wikipedia.org/wiki/Дифракция_электронов

7. Андронов А.Н., Пронина Н.А. Изучение структуры поверхности методом дифракции медленных электронов (ДМЭ): Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997.- 45 с.

8. http://silicon.dvo.ru/leed/theory.php

9. Мозольков, А. Е., Федянин, В. К. М747 Дифракция медленных электронов.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Дифракция быстрых электронов на отражение как метод анализа структуры поверхности пленок в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии. Анализ температурной зависимости толщины пленки кремния и германия на слабо разориентированой поверхности кремния.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.06.2011

  • Анализ структуры вещества с помощью рентгеновских лучей. Свойства рентгеновских лучей. Периодичность в распределении атомов по пространственным плоскостям с различной плотностью. Дифракция рентгеновских лучей. Определение кристаллической структуры.

    презентация [1013,1 K], добавлен 22.08.2015

  • Дифракционный структурный метод. Взаимодействие рентгеновского излучения с электронами вещества. Основные разновидности рентгеноструктурного анализа. Исследование структуры мелкокристаллических материалов с помощью дифракции рентгеновских лучей.

    презентация [668,0 K], добавлен 04.03.2014

  • Биографии Г. Герца и Д. Франка. Их совместная работа: исследование взаимодействия электронов с атомами благородных газов низкой плотности. Анализ энергий электронов, претерпевших столкновения с атомами. Характеристика вакуумной и газонаполненной лампы.

    реферат [1,1 M], добавлен 27.12.2008

  • Расчет энергии иона. Количественная интерпретация данных о рассеянии быстрых ионов. Метод спектроскопии обратно рассеянных ионов низких энергий. Форма энергетических спектров двухкомпонентных материалов. Спектр кремния с анатомами на поверхности.

    контрольная работа [86,3 K], добавлен 14.11.2011

  • Главные черты линейных колебаний: одномерная цепочка с одним и двумя атомами в ячейке. Трехмерный кристалл. Фононы. Акустическая и оптическая ветки колебаний. Энергия колебаний и теплоемкость кристаллической решетки: модель Эйнштейна и модель Дебая.

    курсовая работа [219,4 K], добавлен 24.06.2008

  • Исследование предмета и задач физики низких температур – раздела физики, занимающегося изучением физических свойств систем, находящихся при низких температурах. Методы получения низких температур: испарение жидкостей, дросселирование, эффект Пельтье.

    курсовая работа [75,8 K], добавлен 22.06.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.