1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 140
Текст из файла (страница 140)
13.3.2. При очень низких и очень высоких энергиях выбивается мало вторичных электронов, а при промежуточных энергиях выход значителен и может превышать единицу. При малых энергиях первичных электронов энергия многих вторичных электронов у поверхности меныпе работы выхода мшпепи, и опи не могут Ф н г. 13,3»Ь Тнпнчнвя зависимость выхода ВтОричНЫХ эЛЕКтрОНов 6 от энсргззн пспэнчньж электРоноэ Ер. Привслсвиыс зассь числсввыс зазвони~! выхола характсрны тля чистмк металло» и многих нслупроволниксв, хотя иисзрмсталличсскис сосаннсиия и лнэлсктрики ьютут имать значитсльио больюис иых~кы (см. табл.
7з.зл7, вылететь из нее. При больших же энергиях болыпая часть вторичных электронов образуется глубоко внутри мишени и они терятот так много энергии при столкновениях с другими электронами, прежде чем достигнут поверхности, что не могут вылететь пз мшпени. Обозначил7 через Е„о энергию, при которой выход достигает максимального значения б„„к„, а через Ер+ и Ер — -энергии первичных электронов, при которых кривая выхода пересекается с прямой 5=-1 с положительным (плюс) и отрицательным 1ьтиттус) наклоном.
Значения бмаис, Еро, Ерл и Ер для 31 различного металла приведены в табл. 13.3.1. Заметим, что б„„,ю изменяется в этой таблице всего лшпь от 0,5 до 1,7, тогда как другие характеристики этих металлов, такие, кяк плотность и электропроводность, изменякзтся в значительно более широких пределах. Выход вторичных электронов зависит от загрязнения поверхности и от ее шероховатости„и значения были„получаемые для металлов различными исследователями, могут различаться между собой на 10о77.
В случае диэлектриков определить выход труднее чем в случае металлов, и расхождение в данных ПОВерхностныг яйления 743 Таблица /ХЗ.Г Максимальный выхол вторичных электронов бн„, и энергия первичных алектронон Е, прн которых ои а>обучается, лля различных металлов укатана также энергия елсятровае В + и В „арв которон емхоа равен ееянвце. Таблица взята яа обвара Хаженберга н Братера !Вб! ! Химический символ Атемимй номер "макс вр+ вл— вра 85 200 З>0 З>0 з)0 ЖО 280 (400) (500) 550 600 350 350 375 375 ! 400 120 200 150 200 1750 !500' (600) 1100 1300 175 !75 !50 120 150 300 > 250 > 2000 700 800 450 500 600 400 400 600 650 750 800 600 650 500 900 800 250 > 2000 !500 3000 > 2000 > !200 > 1500 1000 > 2000 250 250 3г50 1Я> 350 70 250 80 3 4 11 12 13 19 22 ° 26 27 28 29 37 40 41 42 47 48 50 51 г5 56 73 74 78 79 80 8! 82 83 90 Ь! Ве Ыа Мд А1 К Т! ре Со 55 Си ((Ь Тт СЬ Мо Рд Ая Сд 8и 5Ь Са Ва Та ЧЧ Р! Аи НВ Т! РЬ В! Та 0,5 0,5 0,82 0,95 0,95 0,7 0,9 1,3 1,2 1,35 1,3 0,9 1,1 1,2 1 2г >13 1,47 1,!4 1,35 1,3 0,72 0,82 1,3 1,45 1,3 1,7 1,! 1,5 ! ! зиачителыю болшпе.
Главные трудности прп измерениях с диэлектриком связаны с тем, что из-за его малой проводимости па бомбардпруемой поверхности накапливается электрический заряд. Таким образом, если Ер<ЕР „то поверхность будет заряжаться отрицательно до тех пор, пока не достигнет ускоряющего потенциала первичного электрона и первичные электроны уже пе смогут на нее попадать. Если Е„, <Ер<ЕР, поверхность будет заряжаться полонсительно до потенциала, блпзкого к потенциалу коллектора вторичных электронов, и влияние пространственного заряда уменьшит эффективный выход до единицы. Если Ер>ЕР, то поверхность будет заряжаться отрицательно, пока выход не увели и!тся до единицы.
Чтобы избежать таких эффектов при опытах с диэлектриками, необходимо определять в>яход методом импульсного пучка'), при котором поверхность полностью восстанавливается в промежутках между импульсами электронной бомбардировки. Даже в этом случае выход диэлектриков так зависит от состояния поверхности и способа ее приготовления, что результаты могут оказаться ненадежными.
Например, выход МйО меняется от 2,4 до 25 в зависимости от способа изготовления мишени, обработки поверхности и даже от предыстории образца. В табл. 13.3.2, составленной по данным, собранным Хашенбергом и )>рауером [80), приведены сведении о величине выхода для полупроводников и диэлектриков.
Но в свете сказанного нами выше эти данные следует рассматривать лишь как примерные. Следует отметить, что у диэлектриков выход обычно чрезвычайно высокий. Как было указано Розе и Кларком [1[, причина этого в том, что в зоне проводимости диэлектрика электроны отсутствуют (кроме небольшого числа вторичных электронов) и между дном эоны проводимости и лежащей ниже соседней разрешенной зоной имеется кпантовомеханически запрещенная энергетическая зона. Нижняя же разрешенная зона заполнена и не может, согласно принципу Паули, вместить больше электронов. Поэтому вторичные электроны не могут постепенно терять свою энергию при столкновениях с другими электронами при своем продвижении к поверхности.
Вследствие этого вторичные электроны достигают поверхности, имея в среднем большую энерппо, чем н металлах, п имея, таким образом, бблыпую вероятность вылететь из мишени. 2. Зависимость б от угла т>пденил пе)>вичньгх электронов, Для данного материала мишени и данной эперпш первичного электрона выход вторичных электронов тем выше, чем болыпий ') См., например, [83 — 8огь 745 попкрхностныр калении Таблица УЗ,3.2 Продолжение Максимальный зыход птеричиых злектропоз пз полупроводников а дизлектракоа при злектрошюй бомбардировке. Хамсабсрта и Браусра !ЗР! ыакс Дакиыс пакты иа сбасра 400 !400 350 — 1300 400 З)0 — 384 300 — 420 340 — 400 420 ВаО (слой) ВаΠ— ЗтО (слой) А!аО, (слой) 550а (кзарц) Слюда Техиическпе стекла 1!ирекс Кзарцепое стекло 4,8 'р- — 12 1,5 — 9 2,4 2,3 2,9 Группа Дизлсктртжп макс Полупрозодзпкозые элементы 400 250 400 400 ?50 250 150 400 500 Стекла Полупроводниковые соединения 350 700 550 1000 1000 700 Иитерлссталлические соединения Диэлектрики 600 1200 1800 1800 2000 400 1200 Ое (монокристалл) 5! (моиокрясталл) Ве (аморфаый) Бе (кристалл) С (алмаз) С (Графит) В Сп,О РЬ5 й!052 МоОа АдаО ХпЯ ЯЬСза ЯЬСз В!Сз, Вь,Сз ОеСз ь!р (папылепиый слой) гчаР (слой) ХаС! (слой) ЫаС! (мояокристалл) ЫаВГ (слой) !чану (мопокристалл) Ыа! (слой) КС! (слой) КС! (моиокристалл) К! (слой) К! (монокристалл) ЙЬС! (слой) КВт (мояокристалл) ВеО МяО (слой) М80 (мозпкристалл) 1,2 — 1,4 1,1 1,3 1,35 — 1,40 2,8 ! 1,2 1,19 — 1,25 1,2 1,10 1,09 — 1,33 0,98 — 1,18 1,8 5 — 6,4 1,9 6 — 7 1„9 5,6 5,7 6 — 6,8 14 6,2 — 6,5 24 7,5 12 10,5 ! 2 — 14,7 3,4 4 23 угол с нормалью к поверхности образует падающий пучок.
Причина этого очеипдпа: чем меньший угол с поперхиостыо образует падающий пучок вторичных электроиои, тем ближе к поперхиости и среднем образу!отея втори'шые электроны. Таким образом, при более наклонном падеш!и иторичпые электроны имелот бблыпую асроятпость достигнуть поверхности и, кроме того, те из штх, которое доходят до поверхности, имеют ббльшие энергии и соответственно большую вероятность вылететь.
Вторичные электроны, иозникающпе апутри металла глубже, чем на расстоянии 100 А от поверхности, имеют малую вероятность вылета !801. В КС1 соотпстстаующая глубина равна примерно 800 й. 8. Другие факторы, от которых зависит выход вторичнгах электроник При сравнении выхода вторичных электронов из различных металлов оказывается, что высокий выход соответствует большим плотностям и что металлы с большой работой выхода обычно характеризуются большим выходом вторичных электроиоа !881. Но это не означает, что при увеличении работы выхода данного металла ') аыход вторичных электронов увеличивается. Наоборот, он обычно уменьшается при этом, Заансимость выхода вторичных электронов от работы выхода является, по-видимому, следствием другого соотношения между работой выхода и каким-то более фундаментальным свойством металла.
Стернгласс 1881 обнаружил также связь между максимальным значением истинного выхода вторичных электроноа и строением атомных оболочек различных элементов. По мере ') Работу выхода металла можно изменить, созлаз пз ете пезерхиести меиоатемяый слой здсербирозапието таял (см, яапрпмер, [871), Изменение работы зыхода прп этом можно измерить пепосрсдстзепио. Вторичные электроны от самого адсорбирпззпиато слоя ацосят пренебрежимо малый аклад е полный пыход зторичцых злектрппоз.
у4) повн хиогггный ят>лгнпя глава >з того как заполняются последовательно расположенные оболочки (так что при этом не остается незаполненных внутренних оболочек), выход непрерывно растет. Каждый раз, когда после заполнения одной оболочки начинается заполнение другой, выход резко падает. Точно так же выход падает, когда завершена внутренняя оболочка и начинает застраиваться новая подоболочка. Грубо говоря, выход пропорционален числу электронов во внешней оболочке, являясь таким образом величиной, характерной для данного атома.
Выход вторичных электронов для металлов почти совсем не зависит от температуры в интервале от 20 до 400" С. Но для некоторых полупроводников и диэлектриков выход падает с возрастанием температуры. Деккер (81) объяснил это уменьшением средней длины свободного пробега для рассеяния на колебаниях решетки.
Накопление заряда на поверхности диэлектрика при некоторых условиях может привести к электронной эмиссии пз тонкого слоя под действием электрического поля; это явление известно под названием зффекти й(олтера (79, 81, 89) )). Поверхность диэлектрика, на которой можно получить такой эффект, можно приготовить путем электролнтпческого окисления алюминия, так чтобы образовался слой Л!зО, толщиной примерно 2000 Л. Затем этот слой покрывается цезнем и оксидируется.
Если бомбардировать такую поверхность электронамп с зперп)ей, равной нескольким сотням электронвольт, то можно наблюдать выход вторичных электронов, доходтпций до 1000. При выключении первичного пучка эмиссия быстро падает, но остается отличной от нуля в течение многих часов. Это происходит вследствие поляризации оксидной пленки положительными ионами, образующимися у поверхности. Градиент электрического поля в тонкой пленке Л1зО, порядка 1О" в/сйг и достаточно высок, чтобы вызвать холодную эмвссшо пз Л1,0з. 4. Распределение лторттчных электронов по энгргттям и по углам. При энергии первичных электронов, лежащей в интервале от 20 до 1000 зв, энергетическое распределение истинных вторичных электронов, выбиваемых нз металлов, почти не зависит от энергии первичных электронов (80) и имеет форму, показаннуто на фнг. !3.3.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
