WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

покрытия Sm. Аналогичная температурная зависимость Действительно, выход атомов щелочных металлов монаблюдается и для выхода атомов Sm при энергии нотонно возрастает с увеличением энергии электровозбуждения Ee = 46 eV. В отличие от случая Sm, выход нов на 20-30 eV выше порога, остается практически атомов Eu, связанный с возбуждением остовных уровней постоянным вплоть до 100-200 eV и затем медленно европия, с ростом температуры всегда проходит через спадает. С другой стороны, выход атомов Sm и Eu имеет максимум при всех покрытиях окисленного вольфрама резонансный характер, причем положение пиков хорошо европием 0.25. При этом температура появления коррелирует с энергиями остовных уровней Sm и Eu 5p выхода атомов Eu так же, как и температура появления и 5s. Кроме того, наличие двух валентных электронов выхода атомов Sm, увеличивается с ростом, тогда в Sm и Eu не приводит к заметному увеличению как температура исчезновения выхода атомов Eu в размеров этих атомов после нейтрализации соответпротивоположность температуре исчезновения выхода ствующих ионов, что было важно для реализации ЭСД атомов Sm не зависит от покрытия [18]. атомов щелочных металлов [4,5]. Поэтому мы полагаем, Температурная зависимость выхода атомов Sm при что в случае РЗМ действует другой механизм ЭСД, ЭСД для Ee = 42 eV и различных степеней покрытия Sm и порог появления атомов Sm связан с возбуждением поверхности вольфрама, покрытого монослоем кислоро- 5p-электрона Sm в состояние 5d, которое опускается в да, показана на рис. 6. При низких T выход очень мед- поле 5p-дырки ниже уровня Ферми, образуя остовный ленно растет с ростом T, а затем резко спадает до нуля, экситон.

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. Выход атомов самария при электронно-стимулированной десорбции... Действительно, в ряде работ [21–23] показано, что лишь образование остовного локализованного экситона (возбуждение остовного электрона в локальное связанное состояние), а не ионизация остовного электрона с переходом в зону проводимости и выше приводит к появлению сильного резонансного пика в спектре поглощения. Это относится также к спектрам поглощения F-центров в ионных кристаллах: резонансное поглощение в области F-полосы несравненно интенсивнее перехода в сплошной спектр. Причины такого большого различия пока неясны [24]. Однако расчет спектра поглощения окисла лантана в области перехода 2p 5d показал, что действительно поглощение имеет ярко выраженный резонансный пик вблизи энергии обраРис. 7. Схема релаксации возбужденного состояния 5dex зования экситона 2p-5dex [23]. 5dex-состояние является адиона Sm с дыркой на уровне 5p. EF — уровень Ферми, локализованным и опущено ниже уровня Ферми в поле Eg — запрещенная зона окисленного вольфрама.

2p-дырки. При больших энергиях возбуждения, когда 2p-электрон переходит в несвязанное состояние (6sp), вероятность поглощения в 50 раз меньше, чем в облапроцесса, движется к поверхности за счет сил изобсти экситонного поглощения. Ширина рассчитанного и ражения из-за увеличения заряда и уменьшения отталнаблюдаемого резонансного пика составляет 10-15 eV кивания между внешними оболочками иона Sm2+ и и связана с конечным временем жизни этого состояния, атомов подложки [26]. Возбуждение электронов менее распадающегося при переходе 5dex электрона в зону глубоких уровней не приводит к ЭСД атомов Sm, так проводимости или в 5p-состояние.

Eu и Sm, хемосорбированные на W, покрытом моно- как время жизни этих возбуждений мало по сравнению со временем перемещения атомов.

слоем кислорода, имеют по отношению к электронной структуре некоторую аналогию с соединением La2O3.

После нейтрализации, которая происходит при одноОни образуют пустые 5d- и 4 f -состояния выше уровня временном заполнении 5p-дырки и валентной оболочки, Ферми, которые могут опускаться в поле 5d-дырки в атомы Sm отражаются от поверхности и проходят через зону валентных электронов, показывая квазиатомное адсорбированный слой Sm. Уменьшение выхода атоповедение с интенсивными резонансами при переходах мов Sm при малых покрытиях с ростом (рис. 2) может 5p 5d [21]. То, что у Eu и Smв отличие от La кроме быть объяснено резонансной реионизацией атомов Sm 0 n пустых 4 f имеются еще и занятые 4 f -состояния, не при прохождении через адслой ионов Sm, а также понииграет существенной роли, так как они находятся где-то жением Ed уровня 5dex по отношению к уровню Ферми на уровне валентной зоны или ниже, сильно локализова- в поле положительных ионов адатомов. Рост Ed( ) ны и при образовании 5p-дырки не изменяются, будучи уменьшает вероятность распада экситона в зону прорасположены ближе к ядру, чем 5p- и 5d-электроны водимости и, следовательно, вероятность образования (радиусы 4 f -электрона 0.3, 5p-электрона 0.иона Sm2+. Рост резонансной реионизации с ростом и 5d-электрона 1.0 ) [25].

согласуется с результатами экспериментов [27] и расчеПоэтому резонансные пики 34 и 46 eV на зависимости тов [28] по рассеянию ионов Li+ с энергией 1.2 keV на выхода ЭСД атомов Sm мы связываем с возбуждени- грани Al (100), частично покрытой щелочными металем 5p- и 5s-состояний Sm в 5dex-состояние, опущенное лами.

Вероятность нейтрализации ионов Li+ не имеет полем дырки ниже уровня Ферми на величину Ed, и порога и увеличивается приблизительно линейно с рос его распадом в зону проводимости. В результате мы стом покрытия щелочного металла. Упомянутые выше получим адсорбированный двухзарядный ион с остовной результаты получены для ионов Li+ с энергией 1.2 keV, дыркой. а кинетическая энергия атомов Sm, если для оценки Результат получается тот же, что при прямой иониза- использовать данные для атомов щелочных металлов [4], ции остовного уровня, но вероятность двухступенчатого не должна превышать нескольких десятых eV. Поскольпроцесса может оказаться гораздо выше, если вероят- ку вероятность перезарядки ионов Li+ почти линейно ность B перехода в зону проводимости больше, чем возрастает с уменьшением кинетической энергии [29], вероятность A рекомбинации дырки 5dex 5p (рис. 7). неудивительно, что выход очень медленных атомов Sm Оценка отношения этих величин для разрешенного достигает максимальной величины при покрытии меньперехода A дает B/A 1.5 · 103 exp(- Ed/kT) [24]. Из ше 0.1. Из сравнения рис. 2 и 4 следует, что нейтралинее следует, что B/A 1 при Ed 7.3kT. зация ионов Sm2+ происходит значительно эффективнее Величина Ed зависит также от локального окруже- на поверхности окисла вольфрама, чем на поверхности ния адатома, т. е. от покрытия, а возможно, и от T. вольфрама, покрытого монослоем кислорода. С другой Ион Sm2+, возникший в результате двухступенчатого стороны, нейтрализация ионов Eu2+ практически не Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 934 В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов, Н.Д. Потехина зависит от степени окисления поверхности вольфра- Удаление иона Sm2+ от поверхности вызывает понима [19]. Учитывая, что Sm и Eu являются соседями в жение валентного уровня иона ниже потолка валентПериодической таблице, такое качественное отличие в ной зоны, что приводит к нейтрализации удаляющихся нейтрализации указывает, что она весьма чувствительна ионов. При T > 280 K экситон может либо распадаться к деталям взаимодействия ион–поверхность. путем электронно-дырочной рекомбинации, либо время его локализации уменьшается, и соответственно выход Все указанное выше относится не только к механизму адатомов Sm уменьшается до нуля. Температура исобразования пика выхода атомов Sm при Ee = 34 eV, но также к пику при Ee = 46 eV, связанному с возбужде- чезновения выхода атомов Sm слегка уменьшается с ростом покрытия поверхности, по-видимому, вследствие нием уровня Sm 5s. Более низкая интенсивность пика при 46 eV по сравнению с пиком при 34 eV, по-види- увеличения сечения реионизации при прохождении атомов Sm через адсорбированную пленку ионов Sm с мому, объясняется меньшей вероятностью возбуждения ростом покрытия и температуры.

электронами более глубоких уровней, расположенных в одной оболочке с данным главным квантовым чис- Как уже отмечалось, резонансные пики при Ee = 42, лом [30], а также тем, что дипольный переход s-d за- 54 и 84 eV хорошо коррелируют с возбуждением остовпрещен, а состояние 6p сильно делокализовано. ных уровней вольфрама 5p3/2, 5p1/2 и 5s [17] и могут быть приписаны ЭСД молекул SmO в результате Таким образом, выход ЭСД атомов Sm (или Eu) в этом канале ЭСД пропорционален, кроме величи- разрушения адсорбционной связи между кислородом и вольфрамом при образовании остовных экситонов W.

ны покрытия, вероятности образования остовного экситона Qex(Ee), вероятности B(, T) перехода 5dex Уменьшение интенсивности пиков при переходе от пика, связанного с возбуждением уровня W 5p3/2, к пику, свяв зону проводимости, вероятности заполнения дырки межатомным переходом w5p(, T), вероятности нейтра- занному с возбуждением уровня W 5p1/2, коррелирует с меньшей вероятностью возбуждения электронами более лизации wn(, T ) за счет перехода электрона подложки на валентный уровень адатома и вероятности реиониза- глубокого уровня [30].

ции wr ( ) при прохождении образованного нейтрально- Наличие одинакового критического покрытия = 0.20 (рис. 3) для ЭСД молекул SmO независимо от го атома через слой адсорбированных ионов Sm+ энергии возбуждения остовных уровней W, по-видимоq(Ee,, T )=Qex(Ee)B(, T )w5p(, T )wn(, T )wr ( ). му, определяется перестройкой структуры адсорбированного слоя с ростом покрытия, которая обеспечивает Видно, что эта величина является очень сложной функ- детектирование молекул SmO в узком телесном угле, цией покрытия и температуры, поскольку они влияют на определяемом поверхностно-ионизационным детекторасстояние между адатомами и подложкой, на заполне- ром. Уменьшение выхода молекул SmO после максиние зоны проводимости, на взаимное положение уров- мума при степени покрытия = 1 можно приписать ней 5dex, 6sp, 5p адатома и уровня Ферми. В частности, образованию островков Sm, которое уменьшает время повышение температуры увеличивает заселенность зо- жизни отталкивательных возбужденных состояний.

ны проводимости, что уменьшает вероятность B(, T ) С ростом температуры выход молекул SmO плавно перехода в нее экситонного электрона 5dex, но рост возрастает, по-видимому, из-за увеличения вибрационамплитуды колебаний может увеличивать ту же вели- ных амплитуд молекул (рис.

6). Резкий спад выхода мочину B(, T ) за счет уменьшения Ed. лекул SmO объясняется разрушением экситонов, причем Температурная зависимость выхода атомов Sm может скорость разрушения экситонов вольфрама не зависит быть связана с положением уровня экситона относи- от температуры в интервале T = 280-460 K (рис. 6), тельно дна зоны проводимости подложки (рис. 7). При хотя температура исчезновения выхода молекул SmO низких покрытиях Sm ( <0.1) уровень экситона нахо- почти линейно уменьшается с ростом степени покрыдится выше дна зоны проводимости, и переход электрона тия поверхности самарием. По-видимому, разрушение экситона в подложку не требует энергии активации, экситонов происходит за счет туннельных процессов, т. е. экситон распадается с образованием иона Sm2+. При вероятность которых определяется степенью покрытия больших покрытиях ( >0.1) в результате латеральных поверхности самарием.

взаимодействий адсорбированные ионы Sm находятся Таким образом, в настоящей работе показано, что дальше от поверхности, и уровень экситона оказывается выход Sm при ЭСД из слоев Sm, адсорбированных на ниже дна зоны проводимости, и соответственно переход поверхности окисленного вольфрама, имеет резонансэлектрона от экситона в подложку требует энергии ный характер как функция энергии бомбардирующих активации. Для адсорбированных ионов Eu уровень электронов. Выход атомов Sm связан с возбуждением экситона независимо от степени окисления подложки остовных уровней Sm 5p и 5s, резонансное возбуждеи степени покрытия поверхности европием находится ние которых объясняется наличием высокой плотности ниже дна зоны проводимости, и распад экситона с свободных 5d-состояний в поле остовной дырки. Образообразованием иона Eu2+ может происходить только при вание атомов Sm происходит в результате реверсивного повышенных температурах. Поэтому для Eu характерна движения и определяется реионизацией атомов при зависимость q(T ) типа кривых 4 и 5 на рис. 5. прохождении через адсорбированный слой ионов Sm.

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. Выход атомов самария при электронно-стимулированной десорбции... Температурная зависимость выхода атомов Sm объяс- [25] J.T. Waber, D.T. Grower. J. Chem. Phys. 42, 4116 (1965).

[26] P.R. Antoniewicz. Phys. Rev. B21, 9, 3811 (1980).

няется положением уровня экситона Sm относительно [27] C.B. Weare, J.A. Yarmoff. Surf. Sci. 348, 369 (1996).

дна зоны проводимости, которое зависит от концентра[28] D.G. Goryunov, A.G. Borisov, G.E. Makhmetov, D. Teillet-Bilции адсорбированного самария. Резонасный выход моly, J.P. Ganyacq. Surf. Sci. 401, 206 (1996).

лекул SmO связан с образованием остовных экситонов [29] A.G. Borisov, J.P. Ganyacq. Surf. Sci. 445, 430 (2000).

после возбуждения уровней 5p и 5s вольфрама, причем [30] Д. Вудраф, Т. Делчар. Современные методы исследования время жизни экситонов зависит как от температуры, так поверхности. Мир, М. (1989). 564 с.

и от концентрации адсорбированного самария.

Авторы выражают признательность за полезные советы и обсуждение работы И.П. Ипатовой, О.В. Константинову и Р.А. Сурису.

Список литературы [1] V.N. Ageev. Progr. Surf. Sci. 47, 55 (1994).

[2] T.E. Madey. Surf. Sci. 299/300, 824 (1994).

[3] Proceedings of the Eighth International Workshop on Desorption Induced by Electronic Transitions DIET-8. San Alfonso, USA (1999) / Ed. by T.E. Madey, F.M. Zimmerman, R.A. Bartynski. Surf. Sci. 451, (2000); Proceedings of the Seventh International Workshop on Desorption Induced by Electronic Transitions DIET-7. Ambleside, England (1997) / Ed. by E.M. Williams, R.E. Palmer. Surf. Sci. 390 (1997).

[4] В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов, Н.Д. Потехина. ФТТ 39, 8, 1491 (1997).

[5] V.N. Ageev, Yu.A. Kuznetsov. Phys. Low-Dim. Structr. 1/2, 113 (1999).

[6] B.V. Yakshinskiy, T.E. Madey. Nature 400, 643 (1999).

[7] В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов, Н.Д. Потехина. ФТТ 36, 5, 1444 (1994).

[8] В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов. Письма в ЖТФ 26, 13, (2000).

[9] V.N. Ageev, Yu.A. Kuznetsov, T.E. Madey. J. Vac. Sci. Technol.

A19, 4, 1481 (2001).

[10] Г.В. Цыганова, Н.Ю. Пасечник, Н.Н. Смирнова. Высокочистые вещества 2, 43 (1991).

[11] CRC Handbook of Chemistry and Physics. Chemical Rubber Corp., Boca Ration, FL (1992). P. 10–12.

[12] В.К. Медведев. Автореф. канд. дисс. ЛГУ, Л. (1974).

[13] В.Н. Агеев, О.П. Бурмистрова, Ю.А. Кузнецов. ФТТ 29, 6, 1740 (1987).

[14] В.Н. Агеев, Н.И. Ионов. ФТТ 11, 11, 3200 (1969).

[15] В.Н. Агеев, Е.Ю. Афанасьева. ФТТ, в печати.

[16] M.L. Knotek. Spr. Ser. Chem. Phys. 24, 139 (1983).

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.