WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Видно, что выход нейтральных частиц с ростом T проходит через максимум, который при увеличении покрытия смещается к более высоким температурам, Рис. 8. Температура исчезновения выхода нейтральных частиц а его интенсивность и протяженность по температуре при энергии электронов Ee = 42 eV как функция степени уменьшаются. Температура появления выхода нейтральпокрытия самарием при ЭСД из слоя Sm, адсорбированного ных частиц увеличивается, а температура исчезновения на поверхности вольфрама, покрытого монослоем кислорода выхода уменьшается с ростом. Подобно ведут себя (1), и на поверхности окисла вольфрама (2).

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Электронно-стимулированная десорбция атомов редкоземельных металлов Температурные зависимости интенсивности пиков для ющий энергии возбуждения остовного уровня атома обоих РЗМ и энергий электронов Ee = 42, 54 и 84 eV подложки или адатома (2s кислорода или 1s лития, 5s при любой степени окисления весьма похожи. На рис. 7 цезия), после чего выход резко возрастал с ростом Ee приведены графики зависимости сигнала для Ee = 42 eV и проходил через максимум, протяженность которого из адсорбированного слоя Sm на поверхности вольф- зависела от места локализации первичного возбуждения рама, покрытого монослоем кислорода, от температуры и составляла 300 eV при возбуждении уровня 2s подложки. При низких T сигнал медленно увеличивается кислорода или 100 eV при возбуждении остовного с ростом T, а затем резко падает до нуля, причем тем- уровня адатома [4–7]. При этом зависимость выхода пература исчезновения T выхода уменьшается линейно ЭСД атомов щелочных металлов в значительной мере с возрастанием покрытия Sm; наклон этой зависимости определялась зависимостью от Ee поперечного сечения увеличивается с ростом степени окисления вольфрама ионизации соответствующего остовного уровня в атоме (рис. 8). Скорость спада сигнала с ростом T не зависит газовой фазы и вкладом вторичных электронов.

от концентрации напыленного Sm, хотя интенсивность В отличие от случая щелочных металлов на засигнала примерно линейно растет с увеличением.

висимости выхода ЭСД атомов РЗМ от Ee имеются Однако в случае напыления Eu в аналогичных услорезонансные пики. Резонансные пики выхода атомов виях зависимость T ( ) хотя и является спадающей с РЗМ связаны с возбуждением остовных уровней атомов ростом [17], но не линейной функцией.

РЗМ 5p и 5s, а резонансные пики выхода молекул окисВо всем температурном интервале измерений выхода лов РЗМ — с возбуждением остовных уровней атомов ЭСД из адсорбированных слоев РЗМ выход обратим при вольфрама 5p1/2, 5p3/2 и 5s. Малая ширина этих пиков изменении температуры подложки, т. е. термодесорбцией определяется, по-видимому, малым участком свободной РЗМ в этом интервале температур можно пренебречь.

зоны, в которую переходят остовные электроны в процессе возбуждения. Этот сильно локализованный участок зоны проводимости может быть образован пустыми 3. Обсуждение результатов 5d-состояниями атомов РЗМ или вольфрама, которые опускаются в поле дырок 5p и 5s соответствующих В работе [18] показано, что если в качестве детектора атомов, образуя остовный экситон 5p-5dex. ВозможПИ потоков нейтральных частиц при ЭСД использовать ность образования квазисвязанного состояния адатомов вольфрамовую ленту, то невозможно разделить потоки Eu и Sm, хемосорбированных на окисленном вольфраме, нейтральных атомов РЗМ и молекул их окислов, посогласуется с расчетом и наблюдением спектра рентскольку скорость диссоциации молекул SmO и EuO на геновского поглощения в окисле лантана, показавшими поверхности W больше, чем скорость термодесорбции существование сильного резонансного пика в области атомов Sm и Eu. Поэтому у нас возникло предположеперехода 2p-5dex [20]. При больших энергиях возбуждение, что после возбуждения электронным пучком остовния, когда 2p-электрон переходит в несвязанное состояных уровней РЗМ с поверхности слетают нейтральные ние (ионизуется), вероятность поглощения примерно атомы Sm и Eu, а после возбуждения W — нейтральные в 50 раз меньше, чем в области образования экситонов.

молекулы SmO и EuO, которые детектируются как ионы Резонансная фотоэмиссия из РЗМ также описывается атомов РЗМ. При таком механизме ЭСД нейтральных как результат возбуждения в дискретное промежуточное частиц не требуется объяснять, как возбуждение от состояние, которое распадается с помощью автоионизавольфрама передается к иону РЗМ через ион кислорода.

ции [21,22].

Эта гипотеза была подтверждена в работе [19], где в ЭСД молекул SmO и EuO происходит, по нашему качестве детектора ПИ использовалась вольфрамовая предположению, в результате разрушения адсорбированлента, покрытая монослоем кислорода. На такой поной связи между кислородом и вольфрамом при обверхности скорость диссоциации молекул SmO и EuO разовании остовных экситонов вольфрама. Резонансное существенно меньше, чем на вольфраме, и в потоках возбуждение остовных уровней W 5p и 5s согласуется частиц после ПИ присутствуют ионы как атомов РЗМ, с наблюдением резонансной фотоэмиссии переходных так и молекул их окислов. В результате действительно металлов, вызванной распадом промежуточных квазибыла обнаружена разница в температурных зависимосвязанных состояний [23]. Уменьшение интенсивности стях токов ПИ нейтральных частиц при ЭСД из слоя Sm пиков выхода при переходе от пика, обусловленного на окисленном вольфраме после возбуждения остовных возбуждением уровня W 5p3/2, к пику, связанному с уровней Sm и W [19].

возбуждением уровня W 5s, коррелирует с меньшей Особенность выхода ЭСД нейтральных частиц при вероятностью возбуждения электронами более глубоких напылении атомов РЗМ на поверхность окисленного уровней [24].

вольфрама, которая требует обсуждения в первую очередь, — резонансный характер выхода нейтральных Различие температурных и концентрационных зависичастиц в зависимости от энергии бомбардирующих мостей выхода ЭСД атомов Eu и Sm и молекул EuO электронов. Выход атомов щелочных металлов с окис- и SmO позволяет предположить различие механизмов ленного вольфрама имел четкий порог, соответству- ЭСД этих частиц.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 950 В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов, Н.Д. Потехина превышать нескольких десятых eV, этот эффект перезарядки должен проявляться уже при очень малых покрытиях, величина которых, согласно результатам, полученным для зависимости q( ) при этом механизме (кривая 1 на рис. 3), меньше = 0.05. Реионизованные атомы остаются на поверхности, так как обладают слишком низкой кинетической энергией, чтобы преодолеть барьер сил зеркального изображения.

При таком механизме ЭСД разные температурные зависимости q (рис. 5, 6) и разные зависимости выхода атомов Sm и Eu от (рис. 2 и кривая 1 на рис. 3) определяются положением уровня экситона относительно дна зоны проводимости подложки (рис. 9). Ионизация Рис. 9. Схема релаксации возбужденного состояния 5dex экситона с образованием двухзарядного иона связана с адсорбированного иона Sm с дыркой на уровне 5p. E0 —уро- переходом электрона 5dex в зону проводимости.

вень дна зоны проводимости окисленного вольфрама, Eg —заЕсли уровень экситона 5dex расположен выше дна прещенная зона окисленного вольфрама, Ed — смещение зоны проводимости окисленного вольфрама, электрон уровня экситона 5dex относительно дна зоны проводимости может спонтанно переходить в зону проводимости подокисленного вольфрама.

ложки, и двухзарядные ионы РЗМ будут образовываться при любых температурах. По-видимому, такая ситуация возникает при напылении Sm до 0.10 на вольфрам, покрытый монослоем кислорода. В этом случае (рис. 5) Мы полагаем, что ЭСД атомов Eu и Sm, которые выход атомов Sm не имеет температурного порога, понижают работу выхода подложки и, следовательно, а, наоборот, медленно уменьшается с ростом T, понаходятся на поверхности в ионной форме [13], инициируется образованием остовных экситонов в ионах Eu+ видимому за счет увеличения занятых состояний в зоне проводимости вблизи уровня Ферми; выход атомов Sm и Sm+, состоящих из дырки 5p- или 5s-уровня РЗМ с ростом при низких покрытиях ( 0.10) линейно и электрона в состоянии 5dex, которое опускается в увеличивается (рис. 2).

поле остовной дырки и может оказаться в запрещенной Если уровень 5dex находится в запрещенной зоне, этот зоне окисленного вольфрама. После перехода этого переход требует энергии активации; его вероятность электрона в зону проводимости заряд адсорбированного растет с увеличением температуры, и соответственно иона увеличивается на единицу, и он под действием сил выход атомов начинается с некоторой пороговой темизображения начинает двигаться к поверхности [25], где пературы. С ростом уровень 5dex опускается вниз происходит его полная нейтрализация с заполнением и за счет взаимодействия электрона с положительными остовной дырки, и валентного уровня. Нейтрализация зарядами соседей, а также вследствие удаления адатома адатома может нарушить электронное состояние блиот поверхности за счет латеральных взаимодействий в жайшего к нему иона кислорода, уменьшив его заряд.

адсорбированном слое. При этом величина барьера Ed Если релаксация заряда на ионе кислорода происходит (рис. 9) увеличивается, вероятность перехода электрона быстрее, чем реионизация образованной нейтральной 5dex в зону проводимости уменьшается, что приводит частицы, то возникает расталкивание электронных обовместе с ростом реионизации в адслое десорбирующихлочек с уходом нейтральной частицы от поверхности. Во ся с поверхности нейтральных частиц к спадающей с время ее движения сквозь слой адсорбированных ионов ростом зависимости q( ) выхода нейтральных атомов.

РЗМ возможна резонансная реионизация нейтральной По-видимому, такая ситуация возникает при ЭСД частицы, вероятность которой зависит от плотности атомов Eu при любой степени окисления W, начиная с адслоя. Если нейтральная частица выживает, то она самых малых (кривая 1 на рис. 3), а для атомов Sm— покидает поверхность. При этом чем больше, тем лишь при адсорбции на пленку окисла W при любых, меньше выход нейтральных атомов (кривая 1 на рис. 3).

начиная с самых малых, или при адсорбции Sm на Увеличение вероятности реионизации атомов РЗМ монослой кислорода на W, начиная с >0.10 (рис. 2).

с ростом согласуется с результатами эксперименТаким образом, существует корреляция между видом тов [26] и расчетов [27] рассеяния ионов Li+ на грани температурной зависимости выхода атомов РЗМ и его Al (100), частично покрытой щелочными металлами.

концентрационной зависимостью. Если при малых Вероятность нейтрализации ионов Li+ не имеет порога имеется температурный порог для появления выхода и увеличивается примерно линейно с ростом покрытия атомов РЗМ, то зависимость выхода от степени покрыщелочного металла и уменьшением кинетической энер- тия q( ) после его появления при малых является гии ионов Li+. Поскольку кинетическая энергия атомов почти линейно убывающей с ростом (кривая 1 на РЗМ при ЭСД гораздо меньше, чем в работах [26,27], рис. 3). Если выход слабо зависит от температуры при и по аналогии со щелочными металлами [4] не должна низких T, а затем резко спадает, то q с ростом Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Электронно-стимулированная десорбция атомов редкоземельных металлов сначала линейно растет, а затем после прохождения приповерхностном слое W–O–РЗМ. Именно с этих обширокого максимума линейно уменьшается (рис. 2). При ластей и происходит „слет“ молекул SmO и EuO при этом появление спадающей ветви в q( ) совпадает с возбуждении остовных уровней W. При малых T и возникновением порога появления ЭСД атомов РЗМ на на поверхности имеются несогласованные с подложкой температурной зависимости q(T ) (рис. 6). Эта корреля- структуры [29]. С ростом T и появляются области ция может служить косвенным подтверждением предла- упорядочения, которые способствуют „слету“ молекул гаемой нами модели ЭСД атомов РЗМ с поверхности SmO и EuO и разрушаются при больших T T. При окисленного вольфрама.

этом температура разрушения порядка уменьшается с Зависимость выхода атомов РЗМ при ЭСД от по- ростом (рис. 8). Такой же эффект почти линейследовательности напыления ионов Ba+ и атомов РЗМ ного уменьшения температуры фазового перехода пообъясняется тем, что осаждение медленных ионов Ba+ рядок-беспорядок наблюдался с ростом степени покрына поверхность W, покрытого монослоем кислорода, тия кобальта на грани Si (111) с помощью микроскопии с уже хемосорбированными ионами РЗМ приводит к медленных электронов [30].

изменению положения ионов Sm+ и Eu+ в результате Интенсивность взаимодействий между атомами, прикулоновского взаимодействия с ионами Ba+. Возможно, водящих к разупорядочению, зависит от степени окислечто для Sm на монослое кислорода уровень 5dex, нания подложки, что и проявляется в наклоне зависимости ходящийся при малых выше дна зоны проводимости температуры T исчезновения выхода молекул SmO подложки, при изменении положения ионов Sm+ оказыи EuO при ЭСД от.

вается ниже дна этой зоны, и медленный рост выхода Таким образом, зависимость выхода ЭСД из слоев Eu атомов Sm при <0.10 сменяется его крутым спадом и Sm, адсорбированных на поверхности окисленного после осаждения ионов Ba+ даже при очень малых.

вольфрама, от энергии электронов носит резонансный С другой стороны, напыление нейтральных атомов Sm характер, причем пики выхода атомов Eu и Sm связаны на поверхность окисленного вольфрама с предварис возбуждением остовных уровней РЗМ, а пики молекул тельно хемосорбированными ионами Ba+ не влияет на EuO и SmO — с возбуждением остовных уровней положение атомов РЗМ относительно поверхности извольфрама. Температурные и концентрационные завиза отсутствия кулоновских взаимодействий в процессе симости выхода атомов РЗМ объясняются положением напыления, а следовательно, и на вид концентрационной уровня их экситонов относительно дна зоны проводии температурной зависимостей выхода атомов Sm и Eu мости окисленного вольфрама, а температурные и конпри ЭСД.

центрированные зависимости выхода молекул окислов ЭСД молекул SmO и EuO можно объяснить обраРЗМ являются результатом фазового перехода порядок– зованием остовных экситонов вольфрама, в результате беспорядок в адсорбционном слое атомов РЗМ.

которого происходит возникновение антисвязанного состояния между ионами вольфрама и молекулами окис- Авторы выражают благодарность А.А. Каплянскому и лов РЗМ. С увеличением T возрастает амплитуда коле- П.А. Родному за плодотворное обсуждение полученных результатов.

баний молекул окислов, что способствует небольшому увеличению выхода молекул при T < 450 K (рис. 7), так как с ростом T возрастает скорость ухода молекул (в Список литературы сравнении со временем жизни экситонов).

Увеличение концентрации РЗМ на поверхности при[1] V.N. Ageev. Prog. Surf. Sci. 47, 55 (1994).

водит к линейному уменьшению температуры исчезно[2] T.E. Madey. Surf. Sci. 299/300, 824 (1994).

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.