WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Более внимательное рассмотрение этих спектров вблизи уровня Ферми (рис. 2, b) показывает, что плотность состояний при E = Ef во втором случае несколько снижена по сравнению с наблюдающейся при моноатомочередь приводит к уменьшению частоты внутримолекуном покрытии. Такое поведение указывает на то, что лярных колебаний, что и наблюдается из сопоставления центр валентной зоны Ni смещается в сторону больших соответствующих ИК спектров поглощения (рис. 1).

энергий связи при переходе от монослойной к двухТаким образом, различие в свойствах моноатомной слойной пленке. Данное обстоятельство схематически пленки и пленки большей толщины (2 и 3 ML), проявляпредставлено на рис. 3. Результаты расчета свойства емое в различии колебательных спектров адсорбировансистем, образующихся при адсорбции молекул NO на ных молекул NO, можно условно разделить на два типа:

поверхности ряда переходных металлов, показали, что структурное и электронное. Различие геометрической эффективность взаимодействия молекулярных орбитаструктуры пленок приводит к появлению дополнительлей и, следовательно, электронного обмена с подложкой ной особенности в ИК спектре NO при 1 ML Ni при определяется близостью энергии соответствующей ор1507 cm-1. Различие же электронных свойств проявлябитали к положению центра валентной зоны металла [8].

ется в различии частот внутримолекулярных колебаний В частности, для энергии взаимодействия антисвязываосновных линий поглощения на 12 cm-1. Разумеется, ющей молекулярной 2-орбитали с подложкой (Ed-) такое подразделение является условным, поскольку геопредложено следующее соотношение [8]:

метрическая структура пленки является следствием соответствующего электронного состояния адсорбционной V Ed- -4 f, системы, равно как и наоборот. С ростом толщины 2 - d свойства пленки стабилизируются и при = 3ML, как видно из рис. 1, соответствуют наблюдающимся для где f — заполнение d-зоны, V — матричный элемент массивного кристалла. В пользу данного утверждения взаимодействия, 2 и d — энергетическое положение свидетельствуют и результаты измерения механическо2-орбитали и центра d-зоны соответственно.

го напряжения в пленке Ni на поверхности W (110), Отсюда видно, что эффективность взаимодействия величина которой также достигает стационарного знамежду молекулярной орбиталью адсорбата и валентной зоной металла больше, чем ближе величины соответ- чения при покрытии, близком к трем моноатомным слоям [16]. Стабилизация свойств системы при 3 ML ствующих энергий друг к другу. На рис. 3 наряду со схемой эффекта заполнения валентной зоны с сопро- несколько противоречит обнаруженному в работе [4] факту стабилизации работы выхода при существенно вождающим смещением ее центра (d2.d1) показаны меньшем покрытии: 1 ML. Авторы указанной работы молекулярные орбитали свободной и адсорбированной молекулы NO. Последние построены на основе дан- измеряли величину методом задержки электронного пучка (методом Андерсона). При этом измеряемые велиных измерения системы No/Ni (111) методами прямой чины имеют усредненный характер и нечувствитель(для заполненных зон) [18] и обратной (для свободных зон) [19] ультрафиолетовой фотоэмиссионной спектро- ны к структурным деталям на поверхности (например, скопии. Видно, что величина разности (2 - d) меньше дефектам, островкам, границам доменов), эффективные для случая моноатомной пленки, чем для пленки тол- размеры которых меньше длины когерентности электрощиной в два моноатомных слоя. С учетом приведен- нов используемых энергий ( 300-400 ). Кроме того, ного соотношения это означает, что в первом случае работа выхода также малочувствительна к деталям элекэффективность взаимодействия разрыхляющей орбитали тронного строения поверхности, а определяется пре2 NO с поверхностью системы (1ML)Ni/W (110) выше. имущественно взаимным расположением уровня Ферми Следствием этого является ослабление внутримолеку- и уровня вакуума. Тем не менее факт стабилизации лярной связи NO на поверхности моноатомной пленки величины при моноатомном покрытии является хоропо сравнению с имеющей место при покрытии в два шим качественным тестом того, что свойства пленки в и более монослоев. Такое ослабление связи в свою целом сформированы и при дальнейшем росте покрытия 6 Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. 84 Т.Т. Магкоев, М. Сонг, Т. Магомэ, Й. Мурата происходит лишь формирование деталей электронной обобществление электронов достигает такой степени, структуры [1]. С таким положением согласуется и выше- что формируется зона, ширина которой сопоставима указанное поведение ИК спектров при адсорбции NO на с шириной валентной зоны массивного материала. Об поверхности пленок Ni разной толщины. Несмотря на то этом, в частности, свидетельствует формирование колчто соответствующие спектры при покрытии Ni в 1 ML и лективных свойств обобществленных электронов пленки в 2 и 3 ML отличаются друг от друга, между ними тем не (плазмонов) уже при моноатомном покрытии [21,22].

менее имеется существенное сходство. Оно заключается В пользу данного предположения свидетельствует и тот в том, что во всех указанных случаях доминирующей факт, что максимум плотности d-состояний Ni при энерявляется линия при 1580-1590 cm-1. При Ni = 1ML гии 0.7 eV ниже уровня Ферми формируется уже при монаблюдается полоса поглощения при 1574 cm-1, которая ноатомной толщине пленки (рис. 2, a). При дальнейшем при дальнейшем увеличении толщины пленки лишь росте толщины пленки эта особенность не претерпевает незначительно изменяет свое положение (на 12 cm-1).

существенных изменений. На это указывает и появление Данное изменение величины действительно можно доминирующей колебательной особенности для моносчитать незначительным, если принять во внимание тот атомной пленки при значении волнового числа, близком факт, что с ростом поверхностной концентрации NO к значению, характерному для массивного кристалла:

на поверхности одной и той же подложки, в част- 1574 и 1589 cm-1 соответственно (рис. 1, кривые 4, 7).

ности Ni (111), она изменяется на гораздо большую В результате можно сделать вывод, что адсорбционвеличину: 140 cm-1 [14,15]. Аналогичным образом ные и электронные свойства сплошных упорядоченных различие в значениях молекул NO, адсорбированных пленок Ni со структурой, соответствующей грани (111), на поверхности одного и того же материала (Ni), на поверхности W (110) изменяются при увеличении но с разной структурой поверхности, также достигает толщины пленки от одного атомного слоя до трех.

значительных величин (до 60 cm-1) [9]. С учетом этого Об этом свидетельствует, с одной стороны, изменение можно считать, что близость волновых чисел NO при колебательных спектров тестовых молекул NO, адсорбиNi = 1ML (1574 cm-1) и Ni = 2 и 3 ML (1586 cm-1) рованных на поверхности пленок, с другой — изменение является свидетельством близости электронных свойств фотоэлектронных спектров валентной зоны системы моноатомной металлической пленки к свойствам пленки Ni/W (110) при увеличении толщины пленки. Стабилибольшей толщины. Поскольку величина частоты внузация ИК и фотоэлектронных спектров при толщине тримолекулярных колебаний чрезвычайно чувствительна пленки, соответствующей трем моноатомным слоям, к электронному состоянию молекулы, которая в свою позволяет предположить, что завершение формирования очередь определяется электронным состоянием подложосновных адсорбционных и электронных свойств пленки ки [7,8], можно считать, что свойства пленки в основном происходит при этой толщине пленки. В то же время формируются при заполнении моноатомного покрытия.

уже моноатомная пленка проявляет особенности, харакОднако для формирования деталей электронной структерные для массивного металла.

туры, как следует из рис. 1 и 2, необходимо наличие по крайней мере 3 моноатомных слоев со структурой Список литературы соответствующей грани массивного кристалла.

Следует заметить, что при адсорбции большинства [1] Handbook of Surface Science. Electronic Structure / металлов на поверхности металлических подложек наEd. K. Horn, M. Scheffler. Elsevier: North Holland, 2000.

блюдается стабилизация концентрационной зависимости 1167 p.

работы выхода при заполнении сплошного моноатом[2] Growth and Properties of Ultrathin Epitaxial Layers / ного слоя [1,20]. Наряду с этим в ряде случаев в D.A. King, D.P. Woodruff; Elsevier; Amsterdam. 1997. 893 p.

спектрах характеристических потерь энергии электро[3] Diehl R.D., McGrath R. // J. Phys. Condens. Matter. 1997.

нов начинают проявляться линии плазмонных потерь, Vol. 9. N 6. P. 951–972.

которые характерны для соответствующих массивных [4] Kolaczkiewicz J., Bauer E. // Surf. Sci. 1984. Vol. 144. N 2.

P. 495–512.

адсорбатов [21,22]. Такое поведение позволяет предпо[5] Schmidthals C., Sander D., Enders A. et al. // Surf. Sci. 1998.

ложить, что завершение формирования основных осоVol. 417. N 2/3. P. 361–371.

бенностей электронных свойств пленок при заполнении [6] Van der Merwe J.H., Bauer E., Toensing D.L. et al. // Phys.

одного моноатомного слоя является общим для адсорRev. B. 1994. Vol. 49. N 15. P. 2127–2136.

батов с металлическими свойствами. Для формирова[7] Blyholder G. // J. Phys. Chem. 1964. Vol. 68. N 7. P. 2772– ния свойств, присущих массивным металлам, необходи2778.

мо, чтобы произошло уширение дискретных валентных [8] Morikawa Y., Mortensen J.J., Hammer B. et al. // Surf. Sci.

атомных уровней адатомов в зоны. На поверхности 1997. Vol. 386. N 1. P. 67–72.

подложки такой процесс возможен в силу по крайней [9] Brown W.A., King D.A. // J. Phys. Chem. B. 2000. Vol. 104.

мере двух причин: а) „размытие“ дискретного уровня N 7. P. 2578–2595.

одиночного адатома в зону, в соответствии с моделью [10] Greenler R.G. // J. Vac. Sci. Technol. 1975. Vol. 12. N 3.

Герни [20]; б) дальнейшее уширение уровня и образоP. 1410-1417.

вание зон с ростом покрытия вследствие латерально- [11] Магкоев Т.Т., Сонг М. // Поверхность. 1999. № 11. С. 45– го взаимодействия адатомов. При этом, по-видимому, 50.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. Адсорбционные и электронные свойства тонких пленок никеля... [12] Magkoev T.T., Fukutani K., Song M.-B. et. el. // Surf. Sci.

1996. Vol. 363. N 1–3. P. 281–292.

[13] Fukutani K., Magkoev T.T., Murata Y. et al. // J. Electr. Spectr.

Relat. Phenom. 1998. Vol. 88–91. P. 597–603.

[14] Chen J.G., Erley W., Ibach H. // Surf. Sci. 1990. Vol. 227.

N1–2. P. 79–89.

[15] Gland J.L., Sexton B. // Surf. Sci. 1980. Vol. 94. N 2–3. P. 355– 368.

[16] Sander D., Schmidthals C., Enders A. et al. // Phys. Rev. B.

1998. Vol. 57. N 3. P. 1406–1409.

[17] Tsunematsu H., Aita M., Tanaka A. et al. // J. Electr. Spectr.

Relat. Phenom. 1999. Vol. 101/103. P. 281–285.

[18] Bonzel H.P., Pirug G. // Surf. Sci. 1977. Vol. 62. N 1. P. 45–61.

[19] Rangelov G., Memmel N., Bertel E. et al. // Surf. Sci. 1991.

Vol. 251/252. P. 965–973.

[20] Большов Л.А., Напартович А.П., Наумовец А.Г. и др. // УФН. 1977. Т. 122. № 7. С. 125–158.

[21] Eguiluz A.G., Campbell D.A. // Phys. Rev. B. 1985. Vol. 31.

N 12. P. 7572–7579.

[22] Liebsch A. Electronic Excitations at Metal Surfaces. New York; London: Plenum Press. 1997. 336 p.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып.

Pages:     | 1 ||



© 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.