WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

3.1.5. Отжиг монослойной и субмонослойн ы х п л е н о к. Отжиг монослойной пленки Sb на Mo(110) до температур 300-610 K не вызывает какихлибо изменений структуры поверхности, а только увеличивает степень ее порядка. На дифракционных картинах понижается интенсивность фона, а рефлексы становятся четче. Далее при температурах 800-1070 K идет обратный по отношению к концентрации процесс, связанный с десорбцией части адсорбата с поверхности. Происходит постепенный переход от структуры (1 2) к (1 3) (Tann = 800-980 K), а затем путем фазового перехода Рис. 5. Изменение работы выхода в процессе конденсации Sb к p(1 1) (Tann = 1020-1070 K), которая, однако, в на Mo(110): a — T = 300, b —77 K.

данной ситуации в чистом виде не реализуется.

При более высоких температурах появляются картины, которые не наблюдались в процессе конденсации Sb при комнатной температуре. После некоторых сложных и b соответственно). Особенности кривых хорошо корпромежуточных картин при Tann = 1220 K появляется релируют с изменениями структуры пленки. Несмотря картина p(3 1) (рис. 1, e). Далее с повышением темна то что электроотрицательность сурьмы (1.9) больше пературы происходит сложное движение рефлексов в электроотрицательности молибдена (1.8), на начальном направлении [100] и при Tann = 1410 K на экране наблюэтапе конденсации происходит понижение (кривая a).

дается картина c(3 1) (рис. 1, f).

Оно связано с перераспределением электронной плотноПри отжигах в интервале 1470-1700 K рефлексы сти системы адатом–подложка, вызванным увеличением (h - 1/3, 1) и (h + 1/3, 1) перемещаются в направлении шероховатости поверхностного слоя (эффект Смолуховh (рис. 1, g), образуя картину, которую условно обознаского). Понижение работы выхода сопровождает форчим как „c(3 1)“. Этот процесс идет на фоне общего мирование структуры p(2 1), дифракционная картина уменьшения интенсивности добавочных рефлексов, и которой имеет максимальную интенсивность в минимупри Tann = 1820 K на экране остается картина чистой ме. При дальнейшем уплотнении пленки происходит грани Mo(110).

образование решетки p(1 1). По мере того как заниРасшифровка картин, полученных в результате отжимаемая ею площадь растет, работа выхода повышается га, осложняется невозможностью точного определения вследствие большей электроотрицательности сурьмы, концентрации атомов сурьмы, находящихся на поверхнодостигая максимума в конце этого процесса.

сти. Во-первых, структуры, дающие картины c(3 1) и Следующая структура образуется в процессе фазового „c(3 1)“, оказались островковыми. После конденсации перехода и сопровождается линейным снижением рабона них дополнительной порции сурьмы на фоне картин ты выхода. Учитывая наше предположение о коллективиc(3 1) и „c(3 1)“ появляются рефлексы картины зации электронов в структуре (1 3), изменение работы p(2 1), которую можно наблюдать только при конвыхода можно связать с переходом от системы одиночденсации на чистой поверхности молибдена. Во-вторых, ных изолированных атомов Sb к поверхностному слою, в данном случае электронная Оже-спектроскопия не обладающему собственной зонной структурой. Островки дает возможности оценить концентрацию адсорбата, поновой фазы приобретают свойства сурьмы, имеющей скольку изменения амплитуды Оже-сигнала могут быть меньшую работу выхода, чем молибден (110). С ростом связаны как с изменением количества адсорбата на их площади интегральная работа выхода снижается.

поверхности, так и с внедрением атомов Sb в подложку.

Следующий линейный участок кривой () соответЭто явление наблюдалось в системах Cu(111)–Sb [11] ствует сжатию пленки до образования плотноупаковани Ag(111)–Sb [9] уже при комнатной температуре, а в ного монослоя со структурой p(1 2).

системе Au(111)–Sb [8] — после небольшого отжига.

Ипри T = 300 K, и при T = 77 K заполнение второго Новые высокотемпературные структуры оказались и последующих слоев ( >0.75) вызывает существен- устойчивыми относительно конденсации дополнительное снижение работы выхода с постепенным выходом на ных порций адсорбата при комнатной температуре.

уровень 4.5eV.

Однако, отжиг системы с дополнительной порцией адПри азотных температурах начальное уменьшение сорбата позволяет осуществить переход от более высоработы выхода меньше (кривая b), и минимум не котемпературной фазы к менее высокотемпературной.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 1878 Д.А. Городецкий, Ю.П. Мельник, Д.П. Проскурин, В.А. Усенко Так, из структуры „c(3 1)“ после дополнительной конденсации 0.2 монослоя и отжига до 1410 K получается структура c(3 1). Аналогичным образом из c(3 1) после конденсации 0.3 монослоя и отжига до 1220 K получается структура p(3 1). А после еще одного напыления и отжига можно получить структуру p(1 1), и далее геометрия пленки начинает меняться в процессе конденсации уже как обычно при комнатной температуре. Таким образом, образующаяся при отжиге последовательность дифракционных картин отражает образование на поверхности структур с интегральной плотностью, понижающейся с ростом температуры отжига.

Отжиг субмонослойных пленок при температурах 300–610 K, как и отжиг монослоя, вызывает лишь улучРис. 6. Изменение амплитуды Оже-линии Sb (454 eV) при шение порядка в пленке. При больших температурах отжиге.

отжига результат зависит от начального покрытия in.

При in [0.5, 0.75] смена дифракционных картин при повышении температуры происходит так же, как и при отжиге монослоя, однако температура появления картины p(3 1) оказывается ниже, чем в случае изначально монослойной пленки (< 1220 K).

В диапазоне начальных покрытий 0.33-0.5 при отжиге образуются только высокотемпературные структуры c(3 1) и „c(3 1)“. А при покрытиях с in < 0.не удается получить картину c(3 1), и лишь при температуре 1550 K появляется картина „c(3 1)“.

Таким образом, приходим к следующим результатам.

1) Структура, дающая картину p(3 1), получается при отжиге пленки, имеющей степень покрытия в интервале 0.5-0.67.

2) В структуре, которой соответствует картина c(3 1), интегральная степень покрытия находится в Рис. 7. Изменение работы выхода при отжиге системы интервале 0.33-0.5.

Mo(110)/Sb. Начальная концентрация: in = 0.75 (a), 0.6 (b) 3) В более высокотемпературных структурах и 0.25 (c).

(„c(3 1)“) интегральная степень покрытия меньше 0.33.

На основании этих данных можно выделить элеменM4N45N45 (454 eV) в процессе отжига монослойной тарные ячейки обратных решеток высокотемпературных пленки Sb. В диапазоне температур 1270–1470 K, структур. Выбор такой ячейки для структуры p(3 1) соответствующем температуре появления структуры показан на рис. 1, e, что дает степень покрытия = 0.5.

c(3 1), амплитуда Оже-линии увеличивается, что моВсе остальные варианты дают значения либо меньжет быть связано с увеличением числа адатомов на ше 0.5, либо больше 0.67. Элементарной ячейкой обратповерхности.

ной решетки следующей структуры c(3 1) логично Изменения работы выхода (Tann) при отжиге пленки выбрать ячейку, показанную на рис. 1, f и дающую с разными начальными концентрациями адсорбата постепень покрытия = 0.33. Однако, при таком выборе казаны на рис. 7. Независимо от начального покрытия элементарной ячейки возникают проблемы с расшифотжиг до Tann 520 K не приводит к заметному изменеровкой структуры „c(3 1)“. Ее появление связано со нию (и структуры пленки). При больших температусмещением дополнительных рефлексов (рис. 1, g) таким рах поведение системы зависит от начального покрытия.

образом, что площадь элементарной обратной ячейки Работа выхода монослойной пленки ( = 0.75, крии, следовательно, плотность адатомов увеличиваются, вая a) при повышении температуры в интервале несмотря на рост температуры и десорбцию части адсорбата. 800-1020 K изменяется в соответствии с десорбцией чаВозникшее противоречие можно устранить, если сти адсорбата и переходом к менее плотным структурам:

учесть возможность сегрегации на поверхности ато- (1 2) (1 3) p(1 1). Выше 1070 K происходит мов Sb, внедрившихся ранее в подложку. На рис. 6 образование высокотемпературных фаз, что сопровождапоказано изменение амплитуды Оже-линии сурьмы ется резким уменьшением. При Tann 1200-1250 K, Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Структура и электронные свойства пленок сурьмы на Mo(110) рис. 8). С ростом температуры, пока поверхность имеет структуру c(3 1), пик сохраняется, однако быстро исчезает при переходе к структуре „c(3 1)“ (кривая c на рис. 8).

Основными результатами, полученными при отжиге системы Mo(110)–Sb, являются: во-первых, появление структур, не наблюдавшихся при комнатной температуре; во-вторых, устойчивость этих структур по отношению к конденсации на них новых порций адсорбата; втретьих, значительное понижение работы выхода при их образовании; в-четвертых, появление в спектре характеристических потерь пика с энергией 3.3 eV, который регистрируется только во время существования структуры c(3 1).

Можно предположить, что на поверхности образуется новое химическое соединение или сплав. Известно, что отжиг 1/3ML сурьмы на грани Ag(111) приводит к реконструкции поверхности с образованием структу ры ( 3 3)R30–Sb [19]. Аналогичная реконструкция происходит и на поверхности Cu(111), но при более высокой температуре (725 K). В обеих структурах атомы Sb внедряются в подложку, замещая атомы адсорбента и образуя поверхностные сплавы.

Учитывая наши данные о работе выхода и изменении спектров ХПЭЭ в процессе отжига системы Mo(110)/Sb, можно предположить, что аналогичные сплавы образуются и на поверхности молибдена. Реконструкцией поверхности и внедрением атомов Sb в подложку можно Рис. 8. Спектры ХПЭЭ системы Mo(110)/Sb, полученные после отжига до 1350 (a) 1410 (b) и 1470 K (c). объяснить резкое снижение работы выхода при образовании структур p(3 1) и c(3 1), а также появление нового пика в спектре ХПЭЭ. Отличие нашей системы от упомянутых выше состоит в значительно более выт. е. при образовании структуры p(3 1), на крисокой температуре образования сплава, что может быть вой (Tann) появляется плечо, а минимум кривой связано с большей величиной поверхностного натяже(4.5-4.6eV) соответствует Tann 1410 K, т. е. темперания поверхности Mo(110) ( ) (Ag(111) = 1.250 kJ/mol, туре образования структуры c(3 1). С ростом темпеCu(111) = 1.825 kJ/mol, Mo(110) = 3.000 kJ/mol [20]).

ратуры от 1410 до 1820 K происходит повышение до 3.2. Многослойные пленки. Кристаллы.

уровня работы выхода чистой грани Mo(110).

Конденсация атомов сурьмы во втором и последующих При отжиге субмонослойной пленки (in = 0.6, крислоях позволяет получить различные кристаллы Sb.

вая b) зависимость (Tann) качественно повторяет преВ природе -сурьма имеет ромбоэдрическую решетку дыдущую, однако уменьшение работы выхода начинает- со стороной 4.475 A и углом 5654 [21]. Также ее ся раньше, синхронно с началом образования структуры можно описать решеткой типа NaCl со стороной 6.p(3 1). Кривая отжига пленки с in = 0.25 показана и углом 8742, в которой атомы, находящиеся на серекривой c. В этом случае с ростом температуры на подинах ребер, сдвинуты вдоль диагонали куба. Поэтому верхности образуется островковая структура „c(3 1)“, далее для удобства будут использованы обозначения, и за счет влияния открытой поверхности, имеющей привязанные к решетке типа NaCl.

большую работу выхода, зависимость () проходит При конденсации адсорбата на монослойной пленке выше, чем в предыдущих случаях.

на фоне дифракционной картины p(1 2) появляются Изменение спектра ХПЭЭ (рис. 8) в процессе по- новые рефлексы (рис. 1, h), принадлежащие кристалследовательного отжига монослойной пленки до 1070 K лам Sb. Кристаллическая пленка состоит из зеркальных происходит в соответствии с десорбцией части адсор- доменов, составляющих друг с другом угол 930.

бата. В частности, с понижением плотности адатомов Одновременное присутствие на экране рефлексов моуменьшается амплитуда пика 7.8 eV. Полное разрушение нослоя и кристаллов при отсутствии рефлексов двойплазмона происходит при переходе от структуры (1 3) ного рассеяния указывает на механим роста Странски– к псевдоструктуре „p(1 1)“. Далее при T = 1410 K, Крастанова (кристаллы на монослойной пленке). При т. е. в момент образования структуры c(3 1), в спектре интегральном покрытии 4 ML остаются только репоявляется новый пик с энергией 3.3 eV (кривая b на флексы кристаллов. Как видно из рис. 1, h, решетка криФизика твердого тела, 2004, том 46, вып. 1880 Д.А. Городецкий, Ю.П. Мельник, Д.П. Проскурин, В.А. Усенко сталлов практически согласована с подложкой в направ- ХПЭЭ (3.3 eV), регистрируемого только во время сущелении Mo[100], что дает возможность достаточно точно ствования на поверхности структуры c(3 1).

установить ее параметры. Кристаллы Sb растут так, что При покрытиях, больших монослойного, на поверхих грань (100) ((110) ромбоэдрической решетки) па- ности растут ромбоэдрические кристаллы -сурьмы, раллельна поверхности подложки. Кристаллы несколько несколько деформированные подложкой. Ориентация деформированы — константы грани (100) равны 4.24 кристаллов зависит от начальных условий конденсации и 4.63 вместо 4.26 и 4.47 в природной сурьме, а адсорбата (структуры первого слоя) и температурной угол между векторами 90 вместо 87. Постоянная обработки (отжига системы).

кристаллов в направлении Mo[100] равна 6.28, что очень близко к значению удвоенной константы подложки Список литературы (6.315 ) в этом же направлении.

Другую ориентацию кристаллов можно получить от[1] Y. Huttel, P. Soukissian, P.S. Mangat, Z. Hurych. Surf. Sci.

жигом (Tann 600 K) пленки, напыленной на структуры 352–354, 845 (1996).

p(3 1) или c(3 1) при условии, что на подложке [2] D.-A. Luh, M.T. Seiger, T. Miller, T.-C. Chiang. Surf. Sci. 374, 345 (1997).

будет дополнительно сконденсировано более монослоя [3] H.A. van der Vegt, H.M. van Pinxteren, M. Lohmeier, адсорбата. Их грань (100) также параллельна поверхE. Vlieg. Phys. Rev. Lett. 68, 22, 3335 (1992).

ности, но в отличие от предыдущего случая домены [4] H.A. van der Vegt, J. Alvarez, X. Torrelles, S. Ferrer, E. Vlieg.

зеркально отражаны относительно направления [110]Mo Phys. Rev. B 52, 24, 17 443 (1995).

(их дифракционная картина приведена на рис. 1, i).

[5] W.F. Egelhoff, Jr., D.A. Steigerwald. J. Vac. Sci. Technol. A 7, Если же не отжигать пленку, осаждаемую на структу3, 2167 (1989).

рах p(3 1) и c(3 1), то при 7 происходит ее [6] S. Esch, M. Hohage, T. Michely, G. Comsa. Phys. Rev. Lett.

самопроизвольная кристаллизация. В этом случае на 72, 518 (1994).

поверхность выходит грань (111)Sb (рис. 1, j).

[7] Д.А. Городецкий, А.А. Ясько. ФТТ 13, 5, 1298 (1971).

Как было показано выше, при конденсации сурьмы [8] Р. Ма, A.J. Slavin. J. Vac. Sci. Technol. A 11, 4, 2003 (1993).

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.