WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

помечены вертикальными стрелками. Они служат осно- (MG / Au / Ni(111), MG / Cu / Ni(111)) похожие изменевой для приведенной на рис. 2 дисперсии, представлен- ния в спектрах связывались с проникновением атомов ной кривой 3. Сравнение с системой MG / Ni(111) пока- Au, Cu под монослой графита. В нашем случае термизывает, что ветвь -состояний системы MG / Ag / Ni(111) ческий отжиг проходил в той же области температур оказывается смещенной на 1-1.5 eV в область энергий, (350-400C), которая необходима для интеркаляции характерных для монокристаллического графита. Au, Cu под MG на поверхности Ni(111) [12–16]. Те же значения температур использовались в исследованиях взаимодействия серебра с MG методами низко4. Обсуждение результатов энергетичной спектроскопии характеристических потерь энергии электронов [17,18]. Однотипность условий и Рассмотрим более детально механизмы взаимо- наблюдаемый сдвиг энергии связи -состояний графита действия в исследуемой трехкомпонентной системе свидетельствуют в пользу того, что и в нашем случае MG / Ni(111)+Ag и обсудим основные изменения, ко- серебро ведет себя аналогичным образом, т. е. можно готорые происходят с образцом. Одна из особенностей ворить об интеркаляции Ag под MG. Оценим пространструктуры зон системы, проявляющаяся после напы- ственное положение серебра по анализу интенсивностей ления серебра на поверхность MG / Ni(111) и терми- пиков Ag, C и Ni на каждом этапе формирования систеческого отжига, — заметный сдвиг -состояний гра- мы (чистая подложка MG / Ni(111)–напыление серебра– фита на величину 1-1.5 eV в сторону уменьшения температурная обработка). На рис. 3, b представлены энергии связи (рис. 3, a). В работах [15,16] данное относительные изменения интенсивности пиков графита, смещение связывалось с внедрением интеркалянта под никеля и серебра, измеренные при нормальной эмиссии MG и блокированием его сильных ковалентных связей и отражающие трансформацию системы по мере напыс подложкой Ni(111). Для систем с золотом и медью ления Ag и отжига системы: состояние 1 — для системы Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 1304 А.Г. Стародубов, М.А. Медвецкий, А.М. Шикин, В.К. Адамчук рис. 3, b). Это объясняется тем, что перераспределение атомов серебра, вызванное возрастанием температуры образца, сопровождается несколькими процессами. В начальный момент после нанесения большого ( 11 ML) количества Ag на поверхность MG / Ni образовавшаяся пленка адсорбата полностью подавляет сигнал от графита и никеля (спектр 3 на рис. 3, a). Затем по мере нагревания системы часть атомов переходит под монослой графита, а часть стремится покинуть рабочую поверхность и мигрировать на края образца или коалесцировать в более крупные (по сравнению с атомными размерами) образования. Преимущественно процесс коалесценции и накопление материала Ag будут происходить на границах островков графита, которые можно рассматривать как дефекты в структуре MG.

Подобное поведение атомов серебра отражается на перераспределении интенсивностей сигналов для всех трех элементов: C, Ag, Ni (состояние 3 на рис. 3, b).

Повышение температуры образца до 375C приводит к тому, что амплитуда пика -состояний графита восстанавливается не полностью. В результате его ослабление по отношению к системе MG / Ni(111) составляет около 25%. Логично предположить, что причиной этого является серебро, оставшееся на поверхности MG и захваченное адсорбционными центрами, расположенными вдоль границ графитовых островков. Таким образом, на долю свободной поверхности MG в данном конкретном случае приходится примерно 75% площади поверхности.

Поэтому сигнал Ag обусловлен двумя состояниями серебра: тем серебром, которое осталось на поверхности Рис. 4. Фотоэлектронные спектры (h = 40.8eV), полученграфита, и серебром, которое проникло под MG.

ные для системы MG / Ag / Ni(111), при изменении полярного Из экспериментов по адсорбции Ag на поверхноугла в плоскости, отвечающей направлению M поверхностсти графита хорошо известно, что слой серебра на ной зоны Бриллюэна графита. Стрелками отмечены положения начальных стадиях роста имеет островковую структупика -состояний графита, которые служили основой для ру [21]. Аналогичного поведения следовало бы ожидать построения дисперсионной зависимости (рис 2). Штриховыми на поверхности MG / Ni(111). И действительно, даже линиями отмечено положение пиков 4d-состояний Ag.

при толщине предварительно нанесенного покрытия порядка 5-7 ML в фотоэлектронных спектрах можно различить особенности в районе уровня Ферми, отвеMG / Ni(111), 2 — после напыления Ag на поверхность чающие сигналу подложки. Этот факт указывает на то, MG / Ni(111) и 3 — после температурного отжига.

что рост пленки серебра на поверхностях объемного Видно, что после напыления серебра интенсивность графита и MG / Ni(111) имеет близкий к островковому пиков -состояний графита и d-состояний Ni падает характер. Исследования процессов нанесения Cu на MG практически до нуля, и доминируют только особенности на Ni(111) и интеркаляции Cu под MG на Ni(111), серебра. После отжига (состояние 3) амплитуда пика проведенные методом сканирующей туннельной микро-состояний графита увеличивается. При этом интенсивскопии [15], также показали островковый характер роста ность пиков серебра после прогрева падает примерно предварительно напыленного слоя Cu, близкого по элекнаполовину, а особенности никеля едва прослеживаются тронным свойствам к Ag.

на уровне широкого плато, примыкающего к уровню Измеренные угловые энергетические распределения Ферми. Такое соотношение сигналов говорит о том, что вышедших электронов (рис. 4) и рассчитанная дисатомы серебра располагаются над металлической Niперсионная зависимость валентных состояний (рис. 2) подложкой, а атомы углерода — на поверхности систе- показывают, что новая система сохранила свой квазидвумы. Это служит прямым доказательством интеркаляции мерный графитоподобный характер. Из этого можно Ag под MG.

сделать вывод, что MG на поверхности сохраняет свои Однако, амплитуда сигнала -состояний графита хо- электронные и геометрические характеристики.

тя и увеличивается после прогрева, но не достигает Более подробный анализ промежуточных этапов инуровня, соответствующего MG / Ni(111) (состояние 3 на теркаляции можно провести, если рассмотреть спектры Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Интеркаляция атомов серебра под монослой графита на поверхности Ni(111) пенное ослабление сигнала от подложки. В результате характерный для d-состояний Ni двугорбый пик вырождается в почти плоскую ступеньку, на которой тем не менее можно проследить едва различимые особенности с энергиями связи 0.5 и 1.5 eV. Столбик цифр слева на рис. 5 соответствует толщине напыленного слоя. Цифры эти имеют относительный характер и отражают лишь суммарное количество Ag, нанесенного на поверхность MG в ходе эксперимента. Как отмечалось выше, только некоторая доля интеркалянта проникает под MG, и каждый прогрев системы сопровождается помимо внедрения миграцией атомов серебра по поверхности, в результате чего некоторая их часть уходит в зону, недоступную для анализа.

Разумно предположить, что на начальных стадиях, когда концентрация атомов серебра не столь велика, чтобы насытить межслоевое пространство MG-подложки (по всей площади образца), имеет место некоторое промежуточное состояние. В этом случае часть атомов Ag уже проникла под MG, а часть графитового слоя еще пребывает в исходном состоянии, т. е. имеются различные участки поверхности системы — с интеркалированными атомами серебра и без них. В частности, нижние спектры на рис. 5, соответствующие суммарной толщине напыленной пленки вплоть до 1.8 ML, должны отражать именно такую ситуацию. Форма пика -состояний на этой ранней стадии уширена, и центр тяжести данной особенности смещается в сторону меньших ЭС. При этом существенный сдвиг наблюдается в случае достаточно толстых покрытий (верхние спектры на рис. 5).

Рис. 5. Изменения фотоэлектронных спектров (h = 40.8eV, нормальная эмиссия) системы MG / Ni(111) при интеркаляции Начиная с концентрации более 3.0 ML и по мере дальAg по мере увеличения суммарной концентрации (отжиг до нейшего увеличения количества адсорбированного веT = 375C).

щества положение максимума пика -состояний графита остается неизменным. Таким образом, имеются исходное состояние системы — монослой графита на Ni(111) и конечное состояние — система с насыщенным слоем на рис. 5. Здесь представлены фотоэлектронные спекинтеркалированного серебра, которые характеризуются тры, отражающие эволюцию системы MG / Ni(111) по энергиями связи пиков -состояний 10.2 и 9.0 eV соотмере пошагового напыления на ее поверхность слоев ветственно. Если предположить, что все промежуточные серебра различной суммарной толщины (начиная с 0.спектры могут быть представлены как сумма двух сигдо 7.1 ML) с последующим прогревом до 375C после налов, приписанных каждому из названных состояний, каждого напыления. Нижний спектр описывает исходное взятых с определенным весом, то можно попытаться состояние системы и характеризуется d-состояниями аппроксимировать экспериментальную кривую суммой Ni, а также -состояниями графита, локализованными двух таких компонент. Для этого после предварительв области 10.2 eV. В спектрах до 1.8 ML напыленного ного вычитания фона выполнялось разложение пика серебра на фоне затухания пиков графита и никеля, -состояний на две составляющие гауссовой формы, относящихся к системе MG / Ni(111), наблюдается погде в качестве свободного параметра выступала их появление особенностей, характерных для d-состояний лувысота. Результат таких преобразований представлен серебра. Здесь следует отметить некоторое уширение на рис. 6. Штриховыми линиями изображены вклады пика -состояний графита и одновременно его смещение каждой из компонент; сплошной линией — их сумма, в сторону меньших энергий связи. При достижении которая, как видно, в большинстве случаев дает очень суммарной толщины 3.5 ML фотоэлектронные спектры хорошее согласие с экспериментом. Разложения, при демонстрируют уже значительный сдвиг -состояний которых выбираются другие положения максимумов (отв сторону меньших энергий связи, величина которого составляет 1.2 eV. Дальнейшее напыление серебра и личные от 10.2 и 9.0), не дают согласия с экспериментом отжиг системы не приводят к существенным изменениям и тем самым подтверждают справедливость высказанных энергии этой особенности, наблюдается лишь посте- предположений.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 1306 А.Г. Стародубов, М.А. Медвецкий, А.М. Шикин, В.К. Адамчук качестве дополнительного доказательства интеркаляции серебра под MG на поверхности Ni(111). Кроме того, приведенные рассуждения наглядно показывают, что процесс интеркаляции действительно сопровождается сложным поведением металла, нанесенного на поверхность MG / Ni(111) — интеркалированием вещества, его коалесценцией и миграцией. В то же время нужно подчеркнуть, что сам монослой графита в данной системе является достаточно устойчивым образованием и сохраняет свои геометрические и электронные свойства во время протекающих процессов.

Для установления температурной зависимости процесса интеркаляции была сделана попытка обнаружить интеркаляцию Ag при комнатной температуре. Для этого проводилось последовательное напыление малых порций серебра на поверхность MG / Ni(111) без промежуточного прогрева (суммарное количество нанеРис. 6. Разложение спектра в области -состояний MG на Ni(111) после интеркаляции серебра для разной суммарной поверхностной концентрации Ag. h1/h2 — соотношение интенсивностей компонент интеркалированного (h1) и неинтеркалированного (h2) состояний MG на Ni(111).

Если исходить из того, что концентрация серебра, проникшего под MG на поверхности Ni(111), для конечного состояния равна 1 ML и серебро равномерно распределено под монослоем графита, то относительный вклад второй (низкоэнергетической) компоненты -состояний в общий спектр отражает долю MG, связанного с подложкой Ni(111) через атомы Ag. На основании этого можно предположить, что для эффективного внедрения 1 ML Ag под MG при данной методике формирования необходимо 3-4 ML предварительно напыленного слоя серебра на поверхность системы MG / Ni(111).

Предположение о монослойной концентрации Ag под MG является вполне разумным. Действительно, после „насыщения“ второй компоненты -состояний (при предварительных покрытиях 3-4ML) структура пика, Рис. 7. Фотоэлектронные спектры (нормальная эмиссия), поего интенсивность и энергия практически не меняются с лученные в процессе напыления Ag на MG / Ni(111) при комувеличением. Хотя дальнейшее уменьшение интенсивнатной температуре. Верхний спектр соответствует системе с ности пиков Ni(d) состояний при увеличении толщины = 2.7 ML, прогретой до T = 375C. Штриховые линии соотпредварительно напыленного слоя Ag до 11 ML может ветствуют максимумам двух составляющих пика -состояний свидетельствовать о повышении толщины интеркалирографита. На вставке — разложение пика -состояний граванного серебра.

фита на две компоненты, отвечающие интеркалированному Таким образом, представленные экспериментальные и неинтеркалированному состояниям MG на Ni(111), для данные и проведенный анализ могут рассматриваться в концентрации серебра 1.8 ML.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Интеркаляция атомов серебра под монослой графита на поверхности Ni(111) сенного вещества составляло = 2.7ML). Результаты слоя либо над внедренными атомами серебра, либо гекпредставлены на рис. 7. Нижний спектр отражает со- сагонам, по-прежнему связанным с подложкой Ni(111) стояние исходной системы MG / Ni(111), а последую- напрямую.

щие — изменения по мере напыления серебра. Как и Здесь необходимо отметить, что прогрев системы, в случае с промежуточным прогревом системы, в этом полученной пошаговым напылением серебра при комэксперименте также наблюдаются уширение пика и од- натной температуре, до температуры T = 375C не новременное его смещение в сторону меньших энергий приводит к формированию спектра ярко выраженного связи. И хотя увеличение ширины и сдвиг -состояний интекалята (рис. 7). Пик -состояний графита остаграфита менее очевидны, соответствуюшая обработка ется „размазанным“, т. е. при данных концентрациях ( = 2.7ML) предварительно напыленного при комрезультатов позволяет выявить возможность разложения натной температуре серебра существенный вклад при пика -состояний графита на две составляющие с теми прогреве системы вносит процесс аккумуляции атомов же энергиями связи, которые были описаны ранее.

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.