Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс лекций НЭ_ч4-ч5_Богач_2013.doc
Скачиваний:
665
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
3.61 Mб
Скачать
      1. Метод дифракции отраженных быстрых электронов (добэ).

Mеmoд дифракции отраженных быстрых электронов основан на исследовании дифракции пучка быстрых электронов, падающих под скользящим углом на поверхность.

Получившаяся дифракционная картина будет служить характе­ристикой конкретного расположения атомов на поверхности.

Обычно используют потоки электронов с энергией E ~ 100кэВ, что соответствует длине волны излучения λ ~ 0,0037 нм. ДОБЭ-картина обычно состоит из длинных уз­ких полос, перпендикулярных к краю тени, создаваемой образцом. Полосы располагаются на расстоянии t друг от друга (рис. 1.22).

Рис.1.22. Картина ДОБЭ, полученная от поверхности Si (111) при энергии 100 эВ.

Если расстояние между флу­оресцентным экраном и образцом кристалла равно L (длина камеры), то t = L tg θ, а из закона Брэгга для решетки с параметром а следует

где h, k, l — индексы Миллера. Ввиду того, что λ << а. величина θ ма­ла, и уравнение примет вид

a= λ∙(L/t)∙(h2+k2)0.5 (1.15)

Все параметры можно измерить либо вычислить. Метод ДОБЭ можно эффективно использовать для наблюдения дифракционных картин в ходе осаждения материалов на поверхность именно потому, что эксперименты проводятся при скользящем падении электронов.

Добавить, слабо по конструкции и по обработке, точности

      1. Оже-электронная спектроскопия.

Среди известных элек­тронно-спектроскопических методик особое место занимает оже-электронная спектроскопия (ОЭС).

Оже-спектроскопия является электронной спектроскопией, в основе которой лежат измерения энергий и интенсивностей то­ков оже-электронов, эмитированных атомами, молекулами и твердыми телами в результате оже-эффекта.

На рис. 1.8. представлен фрагмент электронной структуры атома; К, L1, L2 — три электронных уровня, занятые электронами частично или полно­стью. В процессе взаимодействия атома с электро­ном существует вероятность ионизации уровня К. Это произойдет тогда, когда энергия электрона E выше энергии по­тенциала ионизации электрона на уровне К. В результате взаимо­действии образуется вакансия (дырка на орбите).

Рис. 1.8. Фраг­мент структуры атома и схема оже-процесса.

Для атома такое состояние энергетически невыгодно. Этот уро­вень через некоторое время может быть заполнен, например, за счет перехода электрона с уровня L1. Стрелкой 1 обозначен такой пере­ход. При этом выделится квант энергии hv = E L1- E K . Эта энергия может породить либо выделение кванта энергии в виде фотона, либо она будет передана электрону, находящемуся на уровне L2. Если этой энергии будет достаточно, то произойдет ионизация уровня L2, и будет испущен электрон. Эмиссия электрона обозначена стрел­кой 2. Реализация эмиссии электрона с энергией электронного уров­ня представляет собой оже-процесс. Таким образом, эмитированный электрон носит название оже-электрон. В зависимости от принад­лежности к определенной орбите электронной оболочки атома, из которой он был выбит, электрон носит название K -, L1 - или L2 - электрона. Если иметь в виду, что электрон определенного уровня определенного вещества имеет точно извест­ную энергию, то по экспериментально опреде­ленной энергии оже-электрона можно опреде­лить его принадлежность определенному ве­ществу. Подчеркнем, что энергия оже-элект­рона не зависит от энергии бомбардирующих электронов, а целиком определяется уровнем, занимаемым оже-электроном в атомной структуре исследуемого вещества.

Важно отметить, что метод оже-спектроскопии пригоден для анализа небольшой глу­бины, определяемой длиной свободного пробе­га электронов. Обычно длина свободного про­бега не превышает 2—3 нм, она сопоставима с периодом кристаллической решетки. Поэтому метод оже-спектроскопии хорошо подходит для анализа тонких приповерхностных слоев.

Оже-электроны образуют на диаграмме N = N (E), где N — число электронов, E — их энергия, однополярный пик небольшой интен­сивности (рис. 1.9а), который плохо различим на фоне неупруго рассеянных электронов.

Рис. 1.9. Распределе­ние числа электронов но энергии (а) и та же кривая после диффе­ренцирования (б).

Если продифференцировать распределение N = N (E), то фон исчезает, и на месте слабого сигнала возникает оже-сигнал колоколообразной формы. Этот пик легко регистриру­ется.

Основным блоком оже-спектрометра является энергоанализатор оже-электронов, конструкции которого разнообразны. Энергоана­лизаторы должны точно измерять энергию оже-электронов.

На рис. 1.10. представлены образцы оже-спектров сплава FeC. Оже-спектроскопия может производиться при возбуждении оже-элек­тронов фотонным (рентгеновским) или ионным пучками. Соответст­венно оже-спектроскопия носит название рентгеновской (РОС) или ионной (ИОС) спектроскопии.

Рис. 1.10. Оже-спектры сплава FeC в точках 1 (б) и 2 (в). Точка 1 на поверхности соответствует включению железа, а точка 2 соответствует включению углерода.

Методом оже-спектроскопии можно зафиксировать наличие на поверхности 10-14 г вещества. Если распределить столь малое коли­чество вещества на поверхности в один слой атомов, то оно будет соответствовать 10-3 монослоя.

Метод оже-спектроскопии, как правило, совмешают со скани­рующим (растровым) электронным микроскопом. В таком методе возможна визуализация участка поверхности одновременно с ана­лизом ее состава. Метод позволяет получить карты распределения различных элементов по поверхности с разрешением в десять нанометров.