WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. 6 Температурная зависимость резонансов выхода атомов Eu при электронно-стимулированной десорбции с окисленного вольфрама © В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия E-mail: kuznets@ms.ioffe.rssi.ru (Поступила в Редакцию 22 августа 2001 г.) Впервые измерена температурная зависимость интенсивности резонансов выхода атомов европия при электронно-стимулированной десорбции с поверхности вольфрама с различной степенью окисления для различных степеней покрытия европием. Измерения выполнены с помощью времяпролетного метода и детектора на основе поверхностной ионизации. Температурные зависимости качественно различаются для резонансов, связанных с ионизацией остовных уровней европия и вольфрама. Зависимость обратима при изменении температуры до начала термодесорбции европия.

Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 99-02-17972) и Российской государственной программы „Поверхностные атомные структуры“(грант № 4.5.99).

Электронно-стимулированная десорбция (ЭСД) широ- кислорода при давлении 1 · 10-6 Torr и температуре ко используется для анализа и модификации адсорби- T = 1800 K в течение 3 h. Чистота лент контролируемых слоев. Однако имеется очень мало надежных ровалась с помощью Оже-электронной спектроскопии.

измерений потоков нейтральных частиц при ЭСД, что Монослойное покрытие кислорода создавалось путем препятствует построению детальных моделей этого проэкспозиции ленты, нагретой до T = 1600 K, в кислороде цесса [1].

при давлении 1 · 10-6 Torr в течение 300 s. Пленка Мы измерили выход и энергораспределения атомов окисла вольфрама выращивалась на ленте, нагретой щелочных металлов при ЭСД из слоев этих металлов, до T = 1100 K, при давлении кислорода 1 · 10-6 Torr адсорбированных на поверхности окисленного вольфрав течение 600 s [8].

ма [2] и молибдена [3], а также выход и энергораспреЕвропий напылялся на ленту при T = 300 K из пряделения атомов бария [4] и выход атомов европия [5] монакального испарителя, изготовленого из танталовой при ЭСД из слоев, адсорбированных на окисленном трубки, в которую помещался металлический европий.

вольфраме. Оказалось, что механизм ЭСД нейтральных Трубка имела несколько отверстий для равномерного атомов существенно зависит от структуры их валентных нанесения европия вдоль ленты. Концентрация напыоболочек, и, в частности, зависимость выхода атомов Eu ленного европия определялась методом термодесорбпри ЭСД из слоев европия, адсорбированных на окисционной спектроскопии и контролировалась по току ленном вольфраме, от энергии облучающих электронов поверхностной ионизации на нагретой ленте. Моноимеет резонансный характер, причем энергии электрослойное покрытие европия сопоставлялось с максимунов, соответствующие резонансным пикам, коррелируют мом выхода атомов Eu при ЭСД после возбуждения с энергиями возбуждения остовных уровней 5p и 5s остовных уровней 5p и 5s вольфрама [6]. Монослой европия и 5p3/2, 5p1/2 и 5s вольфрама [6].

(1ML) европия на поверхности вольфрама, покрытоНастоящая работа посвящена исследованию темпераго монослоем кислорода, соответствует концентрации турной зависимости резонансов выхода атомов Eu при европия 7.5 · 1014 at. / cm2, а монослой европия на поЭСД с окисленного вольфрама.

верхности окисла вольфрама — концентрации европия 1 · 1015 at. / cm2.

1. Экспериментальная техника Температура ленты понижалась с помощью пропускания через ее полые крепления газообразного азота, коЭкспериментальный прибор и методика приготовлеторый предварительно охлаждался в змеевике из медной ния образцов для измерений описаны детально ранее [7].

трубки, погруженном в жидкий азот. Изменение интенИзмерения проводились в высоковакуумной камере при сивности потока азота позволяло варьировать темперадавлении остаточных газов ниже 5·10-10 Torr. В качестве туру ленты от 160 до 300 K. Последняя определялась мишени использовались текстурированные вольфрамовые ленты размером 70 2 0.01 mm с преимуществен- из зависимости электрического сопротивления ленты ным выходом на поверхность грани (100). Очистка лент от температуры, которая находилась путем погружения от углерода осуществлялась прогревом в атмосфере ленты в охладитель с известной температурой.

11 1122 В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов Лента нагревалась пропусканием электрического тока.

В этом случае ее температура также определялась из зависимости электрического сопротивления от температуры, которая вычислялась путем линейной экстраполяции зависимости из пирометрической области температур к комнатной.

Облучение ленты электронами осуществлялось в стационарном режиме при плотности тока электронов 5 · 10-6 A/ cm2 в диапазоне энергий электронов Ee = 0-300 eV, что не вызывало заметного нагрева ленты. Ионизация десорбирующихся атомов Eu произвоРис. 2. Зависимости выхода q атомов Eu при ЭСД для дилась в детекторе на основе поверхностной ионизации, энергии электронов Ee = 32 eV от температуры подложки в котором эмиттером ионов служила вольфрамовая для различных степеней покрытия европием вольфрама, лента, нагретая до T = 2000 K. Ток ионов измерялся покрытого окисной пленкой. : 1 — 0.05, 2 — 0.15, 3 — 0.25.

в режиме счета отдельных частиц.

2. Результаты Температурные зависимости выхода атомов Eu при ЭСД с окисленной поверхности вольфрама, покрытой адсорбированной пленкой европия, существенно определяются энергией облучающих поверхность электронов Ee, степенью покрытия поверхности европием и степенью окисления поверхности вольфрама.

На рис. 1 приведены графики зависимостей выхода q атомов Eu при ЭСД с поверхности вольфрама, покрытой монослоем кислорода, от температуры подложки для четырех покрытий европия при энергии облучающих электронов Ee = 32 eV.

Видно, что выход q с ростом температуры подложки Рис. 3. Зависимости выхода q атомов Eu при ЭСД для проходит через пологий максимум, который с увелиэнергии электронов Ee = 32 eV от температуры подложки для чением покрытия европия уменьшается и смещается в степени покрытия европием = 0.05 вольфрама, покрытого область больших температур. Температура порога появмонослоем кислорода (1) и окисной пленкой (2).

ления выхода атомов Eu с увеличением возрастает, а температура исчезновения ЭСД атомов Eu практически не зависит от покрытия европия.

На рис. 2 представлены аналогичные графики для ЭСД атомов Eu с поверхности окисла вольфрама, на которую нанесены различные покрытия европия. Эти кривые похожи на температурную зависимость выхода атомов Eu с поверхности вольфрама, покрытой монослоем кислорода. Однако при низких покрытиях европия выход атомов Eu появляется при заметно более высоких температурах. Этот эффект иллюстрируют графики на рис. 3, полученные при = 0.05 и энергии облучающих электронов Ee = 32 eV для поверхности вольфрама, покрытой монослоем кислорода (кривая 1) и пленкой окисла вольфрама (кривая 2). Эти графики также свидетельствуют о том, что температура исчезновения ЭСД атомов Eu при Ee = 32 eV не зависит от степени окисления вольфрама.

На рис. 4 изображены зависимости выхода молекул EuO при ЭСД из слоя европия, адсорбированного на Рис. 1. Зависимости выхода q атомов Eu при ЭСД для поверхности вольфрама, покрытой монослоем кислороэнергии электронов Ee = 32 eV от температуры подложки да, для = 0.70 и Ee = 50 и 80 eV от температуры для различных степеней покрытия европием вольфрама, подложки. Выход молекул EuO медленно увеличивается покрытого монослоем кислорода. : 1 — 0.05, 2 — 0.07, 3 —0.18, 4 — 0.25. с ростом температуры в интервале T = 180-460 K, а Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. Температурная зависимость резонансов выхода атомов Eu при электронно-стимулированной... молекул EuO возрастает от 500 до 560 K при переходе от вольфрама, покрытого монослоем кислорода, к окисной пленке вольфрама при степени покрытия европием = 0.70 и энергии электронов Ee = 50 eV (рис. 7).

Кроме того, при ЭСД с окисной пленки вольфрама температура исчезновения выхода молекул EuO плавно уменьшается с ростом покрытия европия до монослоя.

Особенно следует отметить, что все зависимости выхода атомов Eu и молекул EuO при ЭСД обратимы при изменении температуры в диапазоне регистрации этих частиц, т. е. термодесорбцией европия в этом интервале температур можно пренебречь.

Рис. 4. Зависимости выхода q молекул EuO при ЭСД для На рис. 8 показаны графики зависимостей выхода q энергий электронов Ee = 50 (1) и 80 eV (2) от температуры атомов Eu при ЭСД для Ee = 32 eV от степени покрытия подложки для степени покрытия европием = 0.70 вольфрама, покрытого монослоем кислорода. европием вольфрамовой ленты с монослоем кислорода (кривая 1), монослоем кислорода и 0.05 монослоя бария (кривая 2) и окисной пленкой (кривая 3) при T = 300 K.

Видно, что для ленты, покрытой монослоем кислорода, выход q атомов Eu становится заметным только после нанесения 0.03 ML европия, достигает максимума при 0.05 ML европия, а затем уменьшается с ростом степени покрытия европием и при >0.35 исчезает. Для ленты, покрытой пленкой окисла или монослоем кислорода с 0.05 ML бария, не замечено порога появления q в зависимости от концентрации нанесенного европия, а максимум выхода наблюдается при = 0.03. Выход Рис. 5. Зависимости выхода q молекул EuO при ЭСД для энергии электронов Ee = 50 eV от температуры подложки для различных степеней покрытия европием вольфрама, покрытого монослоем кислорода. : 1 — 0.18, 2 — 0.35, 3 —0.53, 4 — 0.63, 5 — 0.70, 6 — 0.85.

Рис. 6. Зависимости выхода q молекул EuO при ЭСД для затем резко спадает до нуля при T = 500 K, причем энергии электронов Ee = 80 eV от температуры подложки температура исчезновения ЭСД не зависит от энергии для различных степеней покрытия европием вольфрама, бомбардирующих электронов.

покрытого монослоем кислорода. : 1 — 0.53, 2 — 0.63, На рис. 5 представлены аналогичные кривые для 3 —0.70, 4 — 0.85.

ЭСД молекул EuO из адсорбированного слоя европия на поверхности вольфрама, покрытой монослоем кислорода, при энергии электронов Ee = 50 eV для нескольких степеней покрытия европием. Форма кривых подобна форме зависимостей, приведенных на рис. 4.

Однако температура спада выхода молекул EuO скачкообразно изменяется с ростом степени покрытия европием. При > 0.60 температура исчезновения выхода молекул EuO составляет 500 K, а при <0.она возрастает до 580 K. Следует отметить, что при температурах ниже температуры спада выхода молекул EuO выход растет почти линейно с ростом покрытия европия, что согласуется с зависимостями на рис. в [9]. При энергии электронов Ee = 80 eV температура Рис. 7. Зависимости выхода q молекул EuO при ЭСД для исчезновения выхода молекул EuO также уменьшается энергии электронов Ee = 50 eV от температуры подложки для скачком от 570 до 500 K в области покрытий европия степени покрытия европием = 0.70 вольфрама, покрытого от 0.60 до 0.70 (рис. 6). Температура исчезновения ЭСД монослоем кислорода (1) и окисной пленкой (2).

11 Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. 1124 В.Н. Агеев, Ю.А. Кузнецов величину 0.8 eV, что значительно меньше ширины запрещенной зоны окисла WO3, которая составляет величину около 3.0 eV [14]. Вероятность нейтрализации ионов Eu+2 уменьшается при переходе от подложки, покрытой монослоем кислорода, к подложке, покрытой пленкой окисла, что может быть связано с увеличением потенциального барьера для электронов, туннелирующих от подложки к ионам Eu+2. В пользу этого вывода свидетельствует возрастание температуры появления ЭСД атомов Eu с подложки, покрытой окисной пленкой, по сравнению с наблюдавшейся для подложки, покрытой монослоем кислорода, при одинаковых покрытиях европия.

Рис. 8. Зависимости выхода q атомов Eu при ЭСД для энергии электронов Ee = 32 eV и температуры T = 300 K от степе- С ростом температуры подложки увеличивается скони покрытия европием вольфрама, покрытого монослоем рость рекомбинации дырки и электрона экситона [15], кислорода (1), вольфрама, покрытого монослоем кислорода что приводит к уменьшению потока ионов Eu+2 к и напыленным после адсорбции европия покрытием 0.05 ML поверхности и соответственно потока отраженных от Ba+ (2), и вольфрама, покрытого окисной пленкой (3).

поверхности атомов Eu. Следует отметить, что температура исчезновения выхода атомов Eu, связанных с возбуждением остовных уровней европия, не зависит от концентрации напыленного европия и степени окислеатомов Eu для ленты, покрытой монослоем кислорода ния подложки. По-видимому, она определяется только с 0.05 ML бария, с ростом уменьшается практически свойствами самого остовного экситона европия.

так же, как и для ленты с монослоем кислорода, а для При прохождении через пленку адсорбированных ленты, покрытой окисной пленкой, выход q с ростом ионов европия атомы Eu испытывают резонансную переуменьшается более медленно и исчезает при = 0.40.

зарядку, вероятность которой возрастает с уменьшением расстояния между атомами Eu и адсорбированными 3. Обсуждение результатов ионами Eu+. Соответственно выход атомов Eu уменьшается с ростом степени покрытия поверхности европием.

Европий, адсорбированный на поверхности окисленВыход нейтральных частиц при энергиях электроного вольфрама, понижает работу выхода поверхности и, нов, соответствующих возбуждению остовных уровней следовательно, находится частично в ионной форме [10].

вольфрама, может быть интерпретирован как десорбция С помощью методов Оже-электронной спектроскопии молекул EuO. По крайней мере, методом поверхностной и термодесорбционной спектроскопии установлено, что ионизации их десорбцию невозможно отличить от деевропий однородно распределен по поверхности окиссорбции атомов Eu [9]. Кроме того, трудно понять, как ленного вольфрама при покрытиях меньше монослойвозбуждения остовного уровня вольфрама передается ного, а при покрытиях больше монослойного даже через кислород, чтобы вызывать десорбцию атомов Eu.

при T = 300 K образует трехмерные островки [11].

По-видимому, образование локализованного остовного По-видимому, температурная зависимость выхода атоэкситона вольфрама приводит к разрушению связи межмов Eu из слоя европия, адсорбированного на окисленду вольфрамом и кислородом и способствует десорбции ном вольфраме, может быть интерпретирована в рамках молекул EuO. Выход молекул EuO увеличивается медранее предложенной нами модели [5,9]. Согласно этой леннее, чем линейно с ростом температуры подложки модели, возбуждение остовных уровней 5p и 5s европия до T 460 K, что, видимо, вызвано возрастанием с T сопровождается образованием остовных экситонов, коамплитуды колебаний ионов вольфрама, обеспечиваюторые частично распадаются с образованием ионов Eu2+.

щих дополнительное отталкивание молекул EuO [16].

Pages:     || 2 |



© 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.