Борман В.Д. - Физические основы методов исследования наноструктур и поверхности твердого тела (1040989), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Измеряемой величиной в этом '~' Р.Н. Сйбв. СЗК. %спЬсйн, М. Я~!йнсг 77 Р1гуя. Ясс. В 2011979) р.3067. ~~) Гм.: ВД.!3орман, В.В. Лсбнлвко. М.Л. Пушкин, И.Ю. Г.'муров, Г).Н. Тронин, В.И. Троян д Г!нсьма в Ж ЭТФ 80 (2004) с.633. 178 случае является спектр рассеянных ионов, неупру~овза33модействующих с электронами проводимости. 0.03 !к 30 35 30 33 40 43 30 аа 00 аа КА Рис. 4.19. Эксисрих3снтадьнь1й спектр рассеяния ионов 1!с' с энергией 0.5 к3Г3 на нанокаастсрах Лн ео средняя радисром < т! >= 6 ни иа поверхности ВО1'1Г10001) и сто аппроксимация функцнс)3 вида 12.46). 11а вставке цокахана рт3ность функций вида (2.46) с индексон синтуяярнос3н а=0.05 и и=0.
усаовно н3ик3стрирукэ3цая внд снскя ра .3яект)3он-дьл3оингях возбу3касн3н) 10); 3ав3!снгяост33 индекса сннгудярност и й" дяя ианокдастсров Лц на иовсрхностн БОГ)Г!0001) от их среднего разхисра Ы. нояучеинмс н3 анаяи30 фо)3чм линий рентгеновских фот~т3ясктро3ииях снсктров н спек|ров рассеяния меженных ионов 11с ~'(б) Поскольку метод СРМИ чувствителен лишь к поверхности (- 1 монослоя), исследования асимметрии спектров рассеянных ионов Не дают и!!формацию об индексе сш!гулярности, а значит и спектре возбужденных е-А пар в поверхностных электронных состояниях, которые отличаются от объемных. На рис.
4.19, а представлен экспериментальный спектр рассеяния медленных ионов Нс на нанокластсрах Ац, имеющий асимметричную форму линии. которую можно описать сверткой сингулярной функции Дониаха — Шуньича с функцией Гаусса (см. выражение (2.46)). Проведенные одновременно исследования нанокластеров Ац с помощью РФЭС, асимметрия в спек.трах которых определяется электронными состояниями на длине свободного пробе!.а фотоэлсктрона (нескольких монослоев), позволили выделить в индексе сингулярности а вклад поверхностных и объемных электронных состояний у поверхности Ферми в зависимости от размера нанокластера. Установлено, что индекс сиш улярности„опредсляемый поверхностными состояниями в нанокластсрах во всем диапазоне размеров 120 —:60 А), в пределах погрешности нс изменяется, в то 179 врсмя как всличина а, обусловленная объбмными элсктронными состояниями, увеличивается почти в три раза при умсньшснии размера напокластсра (см.
рис.4.19, 6). Этот рсзультат нс можст быть объяснен с позиции перераспределения вкладов поверхностных и объбмных состояний с измснснисм размера нанокластсра. что, повидимому. свидстсльствуст об измснснии зошюй структуры в нанокластсрах размером 2-3 нм, а нс только плотности злсктронззых состояний вблизи пивсрхност.и Фсрми ~". 4.8.4. Исследование релаксации поверхности Ад(111) при нагреве методом СРБИ Мстод расссяния ионов с знсргиями -100 кзВ (МЕ1Б) нс обладает такой поверхностной чувствитслньостью, как метод СРМ11, вслсдствис того, что в спсктрс регистрируются ионы, расссиваюи(исси на более глубоких атомах повсрхностных слоев. $' Ю.
6, 3 $ ° ° э' Ф и э э "' Р. Раайия, Н.С. Ьз, Т. бззязззбзяап // Раув. Вся. 1 сп. 72 (1994) р3574. 180 в а э э э э э г 44 уеепрессэзмир ру Гемеереезуре,к Рззс. 4.20. Схсмазичсскос ззтображснис зффскза блокззровки ззрзз расссязззззз ионов срсяззззх аззсрзззз1: !'слаксания ззовс!зхззостззого азззхзззззззз слоя н)зиволит к зззкзсззснша угла рассеяния. отвсчазозаспз олокировкс (а)„. угловые сззсктры рассеяния ионов Н с лпсрпзсй 97.5 клв на новсрхносги Ля(1! 1» нри тсхзнсразурах Т=420. (з20 и 1150 К. ясмонсзрирузозиис сазан угла блокировки (о); тсмнсразурная зависимость иамснсния мсжплоскостного расстояния оизоситслвно объсмного значсния лля трсх атомных слосв новсрхности Ла(111) (в).
77ззттззкзжзззсл с лгобвзззосорззт)зсзззсззззя ззрззз7ззч'суза Т. Гзх'зззззз(зсОзззз Эта особенность позволяст использовать мстод СРБИ для исслсдования рслаксации повсрхности, что схематичсски показано на рис.4.20, а. Определение расстояния между атомными плоскостями поверхностного слоя основано на эффсктс блокировки. кглда при определснном углс расссяния ионы, рассеянные на втором слое атомов, блокиру~отся атомами псрвого атомного слоя. Таким образом, измерение угловой зависимости спслтра расссянных ионов позволяст определить межнлоскосгнос расстоянис. Данный мстод был использован при иссчсдовании рслаксации повсрхности Лц(111) при различных тсмпсратурах. Угловыс зависимости интенсивности сигнала ионов Н' с энергией 97.5 кэВ, рассеянных на поверхности Л~~(111) при тсмпературах 7'=420, 820 и 1150 К показаны на рпс. 4.20, б.
Сдвиг минимума в сторону больших углов при увсличенни тсмпсратуры свидстсльствуст об увеличении расстояния между первым и вторым атомными слоями поверхности. На рис.4.20, в привсдсны температурные зависимости межплоскостных расстояний, получснные из анализа спектров расссяния. Видно, что при низких тсмпсратурах релаксация приводит к сжатшо атомных слосв, а при Х'- 700 К происходит пх растяжение. При тсмпсратурах Т-1ООО К наблгодастся аномально больцгос увеличснис мсжплоскостного расстояния Я~ 181 4.9. Контрольные вопросы к главе 4 1.
Каков физический механизм, обеспечивающий высокую чувствительность метода СРМИ? 2. Оцените кинематический фактор при рассеянии ионов Нс' на поверхности % при угле рассеяния ионов 0 = 125'. 3. Каковы механизмы нейтрализации" .Оцените вероятность нейтрализации ионов Не при рассеянии на поверхности М, если нормальная составляюгная ~~~р~~~~ ~~но~ к, ,= 2. ) О' см/с. 4, П1зоаначизи1з~ Йтс выражение для интенсивности спектральной линии рассеянных медленных ионов. Какова должна быть зависимость ЦЕ„), где Š— энергия первичных ионов Не ~ 5.
Выведите выражение для кинематического фактора А. 6. Прокомментируйте появление двузначности 1+ ) в зависимости А(О, р) . 182 Глава 5. Сканирующая зондовая микроскопия 5 1. Введение В прсдыдущих раздслах мы рассматривали спсктроскопичсскис методы, позволяющис получать информацию главным обраюм об элсмснтиом и химичсском составс наноструктур и повсрхиостных слосв образца. Второй важнсйщсй задачсй исслсдоваиия поверхности являстся опрсдслсиия гсомстричсского расположсния атомов относительно друг друга и нижележащих слосв.
В эту задачу входит." - опрсдслснис симмстрии расиоложсиия атомов (иовсрхиостиой кристаллической рсшстки); - определение расположсния атомов в элсмснтарной ячсйкс повсрхиостиой решетки. Эти задачи рсиппотся микроскопичсскими и лифракциоииыми методами исследования повсрхности„к которым относятся: — сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ„включая СТМ и ЛСМ): скаииру1ощая (растровая) элскгроииая микроскопия (СЭМ РЭМ); — просвсчивающая элсктронная микроскопия (ПЭМ); — дифракция мсдлснных электронов (ДМЭ).
К мстодам исследования поверхности и наноструктур, позволяющим анализировать взаимиос расположсиис атомов, можно такжс отнести спектроскопию околоиороговой области края иоглощсиия рситгсновского иэлучсиия (ХАФЕЗ). В лицом клаас мы будсм рассматривать группу мстодов СЗМ, дающих возможность прямого наблюдения атомов иовсрхности.
Методы СЗМ включают в ссбя: - скаииру1ощую тушюльиую микроскопию (СТМ);, - атомио-силовую микроскошио (ЛСМ): - элсктронно-силовую микроскопию (ЭСМ): - магнитно-силовую микроскопию (МСМ), а так>кс их разновидности. Основы мстода СЗМ были заложены Гсрдом Бинннгом (Сегеди В(пп18) и Генрихом Рорсром (Нс1пг1сЬ Ео)згсг) из исследовательской лаборатории компании ! ВМ в 1981 году, которые по праву считаются псрвооз крыватслями метода СТМ. Р .5.1. Г' Ч . Р рс (р.)9бЗ) (слева) и 1ерл Бпппиг (р. 1947) (справа), изобрстагели екаиирукипгл о гуииелвиого микроскопа (Нобелевская премия по физике «за изобре1сиие скаиирую1псго 1уииелирующсго микроскопа», 1оаб г.)" ~ В 1986 г.
Бинниг и Рорср разделили половину Нобелевской прсмии по фпзикс «за изобрстсние сканирующсго туннслирующсго микроскопа». Другую половину прсмии получил Эрнст Руска за рабогу пад злсктронным микроскопом. Награждая премией Биннига и Рорера. прсдставитсль Швсдской королсвской академии наук заявигк «Очсвпдно, что эта тсхника обещает чрсзвычайно много и что мы до сих пор были свидетелями лишь начала сс развития. Многис нсслсдоватсльскис группы в различных областях науки пользуются сейчас сканирующим тупнслирующим микроскопом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
