- •Электронная оже-спектроскопия тонких пленок LiF
- •Оглавление
- •§ 1. Обзор литературы 4
- •§ 2. Методика проведения эксперимента 10
- •§ 3. Исследование длины пробега относительно спиновой релаксации в тонкой плёнке LiF 14
- •Введение
- •§ 1. Обзор литературы
- •1.1 Поляризованные электроны
- •Свойства кристалла FeNi3
- •1.3 Свойства фторида лития и его тонких плёнок
- •§ 2. Методика проведения эксперимента
- •§ 3. Исследование длины пробега относительно спиновой релаксации в тонкой плёнке LiF
- •3.1 Калибровка источника напыления фторида лития
- •3.2 Исследование длины пробега относительно спиновой релаксации в тонкой плёнке LiF.
- •3.3 Модель
- •Заключение
- •Список использованной литературы
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Радиофизический факультет
Кафедра физической электроники
Работа допущена к защите
Зав. кафедрой
_____________А.Э. Фотиади
“ ” июня 2012 г.
В Ы П У С К Н А Я Р А Б О Т А
На тему:
Электронная оже-спектроскопия тонких пленок LiF
Направление: 210100 «Электроника и микроэлектроника»
Выполнил студент гр.4094/12 Кан Н.С.
Руководитель, Устинов А.Б.
ст.преподаватель, к.ф.-м.н.
Cанкт-Петербург
2012 г.
Оглавление
Оглавление 2
Введение 3
§ 1. Обзор литературы 4
1.1 Поляризованные электроны 4
Свойства кристалла FeNi3 6
1.3 Свойства фторида лития и его тонких плёнок 7
§ 2. Методика проведения эксперимента 10
§ 3. Исследование длины пробега относительно спиновой релаксации в тонкой плёнке LiF 14
3.1 Калибровка источника напыления фторида лития 14
3.2 Исследование длины пробега относительно спиновой релаксации в тонкой плёнке LiF. 17
3.3 Модель 20
Заключение 22
Список использованной литературы 23
Введение
Во второй половине прошлого века в микроэлектронике выделилось направление – магнитная электроника, использующая магнитные материалы и свойства частиц. Со временем эта область обрела более известное имя – спинтроника. Она занимается теми же проблемами, что и обычная электроника, то есть хранением, обработкой и передачей информации, но носителем информации является не заряд электрона, а его спин.
Основные преимущества устройств спиновой электроники, следующие из другого принципа работы - низкое энергопотребление и высокое быстродействие. Однако спинтроника пока находится на начальном этапе своего развития: создаются прототипы устройств, производится изучение и поиск эффектов, связанных со спином электрона, исследуются свойства перспективных материалов.
Одним из важных и открытых вопросов является анализ свойств потоков спин-поляризованных электронов после прохождения их внутри твёрдого тела. Полученные при этом данные могут применяться при проектировании устройств спиновой электроники.
Основной целью данной работы было получение информации о длине пробега поляризованных электронов относительно спиновой релаксации в тонких плёнках фторида лития на поверхности FeNi3(110). В параграфе 1 приведён краткий обзор литературы по теме исследования: вводятся основные понятия о поляризованных электронах, приводятся свойства подложки и напыляемой плёнки. Во втором параграфе описана техника эксперимента. Третий параграф содержит подпараграфы, связанные с калибровкой источника напыления LiF, изучением поляризации вторичных электронов, вышедших в вакуум через плёнки фторида лития различной толщины, и модельным представлением, позволяющим объяснить полученные экспериментальные результаты. В заключении приводится краткий обзор основных результатов работы.
§ 1. Обзор литературы
1.1 Поляризованные электроны
Спин – собственный момент импульса элементарной частицы, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спин электрона является его первичной характеристикой и не сводится к чему-либо более простому. Проекция спина электрона на ось квантования может принимать два значения и , абсолютное значение спина равно [1, 2] .
Со спином электрона связан магнитный момент (собственный, или спиновый магнитный момент). Эксперимент показал, что собственный магнитный момент электрона связан со спином соотношением и равен магнетону Бора где m – масса электрона, e – его заряд, с – скорость света. Поскольку заряд электрона является отрицательной величиной, то собственный магнитный момент электрона всегда направлен в сторону, противоположную направлению спина.
Электронные пучки, в которых спины частиц имеют преимущественную ориентацию, называются поляризованными электронными пучками. Количественной характеристикой поляризованного пучка электронов является вектор поляризации . Направление вектора поляризации совпадает с направлением суммарного спина электронов, а длина этого вектора, называемая степенью поляризации, определяется по формуле:
,
где и - число электронов со спинами, направленными параллельно и антипараллельно выбранному направлению. Значения Р изменяются в диапазоне –1 Р 1.
Для измерения степени спиновой поляризации электронов широко применяется Моттовское рассеяние при больших энергиях [2]. Методика подразумевает измерение асимметрии рассеяния, возникающей в результате влияния спин-орбитального взаимодействия при рассеянии электронов высокой энергии на большие углы от тонкой золотой фольги. В высоковольтных детекторах Мотта анализируемый пучок электронов ускоряется до энергии 100 120 кэВ, а рассеянные электроны регистрируются двумя (или четырьмя – при измерении двух проекций вектора поляризации) детекторами, расположенными под углами 120. В результате взаимодействия спина электрона с его орбитальным моментом эффективное сечение рассеяния для электронов с противоположными спинами оказывается различным. Поэтому возникает лево-правая асимметрия рассеяния A, которую можно определить как нормированную разность между сигналами левого NL и правого NR детекторов:
A (NL NR)/(NL NR).
Поляризация пучка связана с асимметрией по формуле
P A / S,
где S – эффективная функция Шермана, т.е. асимметрия, которая должна наблюдаться при 100%-ной поляризации электронов. Она связана с конструкцией прибора и определяется с помощью калибровки.
Абсолютная погрешность измерения поляризации при этом составляет
.