1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 135
Текст из файла (страница 135)
На дпаграмлге мы видим глубокую потснцнальнузо расщелину, образованную ионом. Горнзонтйгльная пунктирная линия (0) соответствует нулевой кинетической энергии континуума, Работа выхода металла равна ф, а энергия наинизшего возможного уровня в металле ф и г.
13.2.1. а — обычная знергетяческзя диаграмма для металла, м — работа выхола, са-глубкна зоны проводимости по отиошенню к уровнро нулевой кш.е. тической энергия в континууме. б — йнергстическая диаграмма, нзменившаяся прн приближении иона нз расстоянне Я от поверхности. здесь ион испытывает прлжуш нес лрплпзпчпго овсе. Злеатрон 1 совершает туалсльвый цсрехов непосрелственно а основное состовнне нона, в избыточное энергия отдается элен- трону 2.
Вела электрон 2 вылетает нв металла, то его ккнетпческаа энергия вне поверхности равна ав(е ь в зоне проводимости равна — ьш Таким образом, глубина заполненной части зоны пРоводимости Равна ео --1Р. Сплошнымн горизонтальными линиями показана плотность уровней энергпи внутри зоны проводвыост11; Ее — энергии нонизации падагощего нона.
Когда ион приближается к поверхностп на расстояние, равное нескольким ангстремам, то он может нейтрализоваться. Это может произойти в результате прямой нейтрализацип Оке (см. фнг, 13.2.1, б). В этом случае электрон 1 совершает туннельный переход через понизившнйся потенцпальный барьер непосредственно В основное состоннне нона, нейтрализуя его и одновре- ценно отдавая избыточную энерппо другому электрону 2 в зоне проводимости. Еслн нзбытогная энергия Е, — и больше минпзгальной энергнн вылета (ь то и второй электрон может попасть в континуум (с кннетпчсской энергиеи Ее — ы — й).
Очевидно, что максимальное и мнппмальное значения кинетической энергия вь1бптого электрона равны Е, -21р н Ее — 2ео'). Очевидно Фнг. 13.2.2. Электронные переходы, хзрлктеряые для деухстяуаенчашого процесса потенпязльного ныбнввння, и случае нанон *гге ", падающих на молнбден.
Ступень 1 — резонанс. ый захват «леетрона пр воднностн 1 ца ыстастабальпнй уровень 'У атома Нс, елеествепные возоужзевпыб уровень, нзовпзргетнчсскнй с заполненным уровнем в металле. Кз ступень 2 обрвоооаашносл ыьнм образом возбужлснный атом высвечивается путем захвата вторсго влектрона 2 металла с одновременным возбужлсннем «хгстастабижного» электрона а контннуумс. Вслнчява Вй ге З- кнвегнческая энергка, которой обладает возбу>кденнмб зли<тров, соли он вмлетаст нз металла. Этот процесс вкжочвст резононснуш нейо1релилочтео в емгееннзаное Оже.
Расгал возбужденного атома может такжс проколы лгкь без электронного обмене мсзкду металлом н коном. 1терошпосгь такого распада, который спстонт .з перехода «метвстабольного» электрона е основное состознне н возбужденна второго электрона металла в ковтннуумс, значительно меньше веронткостп первого опасно ного тиса расотша ~знк также, что образование внешнего вторящего элек~рона энергетическн невозможно при Е<2Ч1, а нейтрализация иона в результате этого процесса может происходить и почтя всегда происхопрн Е'1> р. Потенциальное выбивание возможно также при дврхступемчсргом аро11сссе 021се, как показано на фи'. 13.2,2, Для такого ') П Лействнтсльносгн кз-зн столкновеннн мнюшлльнвя знсргяя зыбнаб.
ння сняжвстся до нуля. У1О глава ш процесса необходимо, чтобы у иона был метастабильный уровень, энергия которого равна энергии некоторого уровня з в зоне проводимости металла. Здесь электрон металла у совершает туннельный переход через потенциальный барьер на мета- стабильный уровень, нейтрализуя ион, но оставляя его в возбужденном состоянии.
Затем атом переходит в свое основное состояние в результате процесса Оже, при котором второй электрон металла 2 совершает туннельный переход в основное состояние атома, одновременно отдавая свою избыточную энерги>о «метастабильному» электрону. Кинетическая энергия выбитого метастабильного электрона равна Е;-- з — р. Соответствующие максимальное и минимальное значения кинетической энергии равнь> Еу — з — ч> и Е; — з--еп. Отметим, что данный процесс энергетически невозможен при Ес<з+ш. Может показаться, что если энергетические требования выполнены, то на каждый падаюн1ий ион должен испускаться один электрон, так что коэффициент вторичной эмиссии не может быть меньше единицы.
Но на самом деле это не так. Согласно теории, каждый падающий ион возбуждает один электрон, но этот электрон должен еще вылететь из металла. Электроны, скорости которых первоначально были направлены в глубь металла, могут вообще даже не дойти до поверхности, а дойдя до поверхности, могут отразиться обратно от поверхностного барьера. Таким образом, выход может быть значительно меньше единицы. Согласно нашей упрощенной теории, максимальная кинетическая энергия вторичных электронов равна Е; — 2ср. Если же учесть смещение энергетических уровней под влиянием поверхности металла, то окажется, что максимальная кинетическая энергия может несколько превышать Е; — 2ер.
Хагструм 1211учитывает этот эффект в своих теоретических расчетах явления потенциального выбивания из металлов. В работе 1221 он дал также теорию электронной эмиссии О>ке с поверхности полупроводников. Проведенный нами качественный анализ явлении потенциального выбивания показывает, что выход вторичных электронов должен зависеть в первую очередь от энергии возбуждения иона. Зависилюсть от кинетической энергии иона— вторичный эффект. Таким образом, в случае двухкратно заряженного иона выход должен быть больше, чем в случае однократно заряженного иона того же рода, даже если кинетическая энергия однократно заряженного иона значительно больше.
Но при энергиях порядка нескольких килоэлектронвольт кинетическая энергия падающих ионов становится важным фактором. Более того, при Ес(2ср кинетическое выбивание оказы- гювгрхностньп-: явльния вается единственным возможным механизмом вторичнои электронной эмиссии. Кинетическое вы бн в а н ив. Теория кинетического выбивания электронов с поверхностей менее разработана, нежели теория потенциального выбивания. Петров 1231 объясняет кинетическое выбивание на основе возбуждения связанных поверх- постных электронов. Парилис и Кишеневский 124] разработали теорию, в которой выход электронов из металла рассматривается кзк результат рекомбинации Оже элеюгропа проводимости с дыркой, причем энергию, освобождающуюся при этой рекомбинации, получает второй электрон проводимости.
Эти Фиг. 13.2.3. Схема расположения мишени Т и коллектора электронов 5, применявшихся Хагструмом в опытах по вторичной алектрояиой эмиссия. >аиюсиь прсжсаелкст собой иссаллическую полоску, сосаусую таким образом, что та часть ес поееркиосси, иа которую лазает пучок покое б плоскак и перпеиликулариа плоскости ~сртсжк авторы считают, что такой механизм дает хорошее согласие с экспериментальнымн результатами. Парилис и Кишсневскнн, так же как и Петров, не говорят в своих работах о том, каково должно быть распределение вырванных электронов по энергиям, а поэтому трудно оценить правильность данной теории, 2, Приборьь применявшиеся длу> изл>ерении'.
В принципе измерить выход вторичных электронов очень просто, как это видно из фиг. 13.2.3, взятой пз статьи Хагструма 1201. Мишень, изображенная в виде полоски Т, согнутой перпендикулярно плоскости чертежа, бомбардируется ионным пучком !, и измеряются токи на мишень и сферический коллектор 5. Изменяя задерживающую разность потенциалов между 5 и Т, можно найти распределение вторичных электронов по энергии. При анализе токов следует, однако, учитызать наличие ненейтрализованных ионов, отраженных от поверхности мишени, ионов, которые стали резо- глхвл и нансно-нейтрализованными и отразились в виде метастабнльных атомов, а также вторичных электронов, вышедших нз мишени, и, кроме того, электронов„выбиваемых из коллектора всеми тремя указанными типами частиц.
На фиг. 13.2А изображен прибор, сконструированный Хагструмом 171. Поверхность мишени можно сделать атомно- ~истой или покрыть моноатомным слоем известного состава. Хагструм пользовался этим прибором для исследования однократно заряженных ионов инертных газов, кинетическая энергия которых лежит в интервале от 10 до 1000 эв. Система мишень — коллектор подобна изображенной на фиг. 13.3.3.
Мишень снабжена двумя выводами, н ее можно нагревать электрическим током до температуры около 2200" К, необходимои для того, чтобы обеспечить атомно-чистую поверхность. Ионы инертного газа создаются с помощью электронного пучка. Катод А дает электроны для нонизу|ощего пуп<а, который проходит через щели в электродах В и С к коллектору Р. Ионы, образующиеся в электронном пучке внутри камеры С, вытягиваются н фокусируются липзамн 6 — Н на узкую щель в К (Узкое отверстие в 7( позволяет поддерживать разное да вление в камере источника и в камере мишени.) Затем ионный пучок проходит через линзы Š— М н фокусируется на мишени Т.
Газ впускается в камеру источника через патрубок, ведущий к насосу 7. Магнитный ана.чиз ионного пучка в этом приборе не предусмотрен, а однородность зарядовых состояний обеспечивается тем, по энергия электронов в ионизованном пучке поддерживается ниже порога двойной ионизации. Типичный ионный ток равен 5 ° 1Оыв а; такой ток получается при токе в электронном пучке 0,5 ма и давлении газа в источнике 3 ° 1О а мм рт. ст. Во всех своих экспериментах с выбиванием электронов Хагструм пользовался приборами, допускающими прогрев, и техникой сверхвысокого вакуума (61.
Его эксперименты подробно описаны в большом обзоре (251, в котором говорится также о других вариантах его прибора. В одном из приборов Хагструма предусмотрен анализ ионного пучка по отношению е/т; этот прибор был использован для экспериментов с многократно заряженными ионами (20). 3. Данные о зависимости выхода элекгронос от энергии бомбардируюи(их части. Данных по выбиванию вторичных электронов тяжелыми частицами очень много, но зачастую они относятся к поверхностям, степень и характерзагрязнениякоторых неизвестны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
