WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

дения поверхностной зоны в пороговом приближении С ростом начального покрытия происходит уменьшезначительно больше, чем ширина зоны ПС [1]. Знак ние вплоть до минимального значения при min. Дальпараметра Casim указывает, в какую сторону уширен мат- нейшее увеличение покрытия вызывает незначительный ричный элемент. При положительных значениях Casim он рост ; в диапазоне 1.3 < < 2.5 этот параметр уширен в сторону меньших энергий. Величина |K|2|m1|2 остается постоянным. Дальнейшее увеличение покрытия пропорциональна величине плотности состояний. приводит к росту.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Поверхностная фотоэмиссия ультратонких пленок калия, адсорбированных на вольфраме зоны относительно уровня Ферми (Emax), Emax -hm0.

Величина |K|2|m1|2 пропорциональна величине плотности поверхностных состояний (E). Мы регистрируем интегральный фотоэмиссионный ток и, следовательно, получаем сглаженную картину, не отражающую резких изменений в (E). Соответствующая полученным нами результатам модификация зоны ПС системы K / W (100) с увеличением покрытия представлена на верхней схеме рис. 7.

При малых покрытиях = 0.3 наблюдается широкая зона ПС, на что указывает большая величина с небольшой плотностью состояний (небольшое значение параметра |K|2|m1|2), и ее максимум расположен при больших энергиях связи (большая величина парметра hm0).

Логично ожидать, что эта поверхностная зона, как и в случае системы Cs / W (100) [1], является зоной СПС Рис. 6. Зависимости (1) и Casim (2) от степени калиевого вольфрама.

покрытия.

Увеличение покрытия до min приводит к большим изменениям в зоне ПС. Во-первых, увеличивается (E) (увеличение |KM1|2); во-вторых, происходит сдвиг зоЗависимость Casim() похожа на зависимость () ны ПС в сторону меньших энергий связи (на это ука(рис. 6). Параметр Casim() отрицательный, за исклюзывает уменьшение hm0); в-третьих, зона ПС сужаетчением областей покрытий 0.4 <и >2.5.

ся (уменьшение ). Наблюдаемые изменения можно Видно, что изменение экспериментально определенобъяснить следующим образом, происходит сдвиг зоны ных параметров hm0,, |Km1|2 и Casim с ростомкалиевой валентных состояний K ниже EF, т. е. образование зопленки коррелирует с изменением ().

ны ИПС, индуцированных адсорбцией K. Аналогичное 3. Обсуждение результатов Наблюдаемое изменение фотоэмиссионных параметров от величины покрытия позволяет представить следующую качественную картину изменения электронной плотности поверхностных состояний вблизи EF, основанную на анализе зависимости от покрытия вида и величины матричных элементов M1 и M3. Общая картина модификации плотности состояний представлена на рис. 7.

1) Анализ матричного элемента M1;

зона поверхностных состояний, возбуждаемая E1. Рассмотрим, как себя ведет плотность ПС (ПС, имеющие выделенное направление по нормали к поверхности) вблизи EF при изменении покрытия (верхняя часть рис. 7). Как известно, поверхностная фотоэмиссия происходит из зоны ПС. В идеале нам необходимо было бы рассчитать матричний элемент перехода поверхностной фотоэмиссии с учетом волновых функций адсорбата и ПС W и их изменения в процессе адсорбции K, что связано с большими трудностями. Поэтому мы качественно рассмотрим, как связаны найденные нами параметры M1 с параметрами зоны ПС (рис. 8).

В случае пороговой фотоэмиссии, когда рассматривается переход из поверхностной зоны в континуум возбужденных состояний, ширина матричного элемента в несколько раз больше, чем соответствующая ей ширина зоны ПС [1]. Параметр Casim указывает на асимметрию зоны ПС. Положение максимума hm0 на 0.1-0.2eV ближе к уровню Ферми, чем положение максимума Рис. 7. Изменение зоны поверхностных состояний систезоны ПС [1]. Положение максимума поверхностной мы K / W (100) от степени калиевого покрытия.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 110 М.В. Кнатько, М.Н. Лапушкин, В.И. Палеев поведение наблюдалось при адсорбции Cs на различных регистрировались, например, для px- и py-состояний O2, гранях W [1] и при адсорбции K на Al (111) [3]. адсорбированного на грани Ni (100) [23] (x и y — коордиПри монослойном покрытии адсорбата зона ПС сдви- наты в плоскости поверхности). Обработка эксперименгается вниз, т. е. в сторону больших энергий связи тальных данных для системы Cs / W (100), представлен(увеличивается значение параметра hm0), и незначи- ных в [1], также показывает зависимость параметра Mтельно уширяется. Происходит рост плотности состо- от (см. рис. 3 и 5).

яний (увеличение величины |K|2|m1|2). Зона ПС, поКлассическая работа Фаулера [16] рассматривает фовидимому, в основном образована уровнями валентных тоэмиссию из плоской зоны. Наши результаты также электронов K, на которые оказывает незначительное указывают на то, что фотоэмиссия происходит из плосвлияние подложка W. Наши результаты коррелируют с кой зоны. Ниже мы рассмотрим, как связаны параметры расчетом изолированного монослоя K [20], который дает матричного элемента перехода M3 в формуле (6) с широкую ( 1.5eV) зону практически без особенностей параметрами зоны, из которой происходит фотоэмиссия в плотности поверхностных состояний (E).

под действием E3. В случае пороговой фотоэмиссии для Наблюдаемые тенденции сохраняются в области поэмиссии из плоской зоны (рис. 8), плотность которой крытий 1.0 < <2.2. Поверхностная зона образована обрывается при энергии Epl уровнями валентных электронов K. W–подложка оказы вает незначительное воздействие на поверхностную зону.

(E) =r (E - EF) - (E - Epl), Следовательно, продолжается формирование зоны собственно поверхностных состояний K. Этот процесс нагде r — постоянная величина, EF = 0 и блюдается нами до = 3.0, на что указывает изменение (E - EF,pl) — функция Хэвисайда, справедливо исследуемых параметров. Зона ПС уширяется (увеличисоотношение Epl = hpl.

вается ). Плотность состояний в максимуме незначиПараметр n указывает, насколько больше (меньше) тельно уменьшается (уменьшение параметра |K|2|m1|2).

плотность состояний в зоне b по сравнению с зоМаксимум зоны сдвигается в сторону больших энергий ной a (рис. 8). Параметр |K|2|m3|2 пропорционален связи (увеличение hm0). Таким образом, продолжается плотности состояний в зоне. Соответствующая этому формирование зоны СПС калия.

случаю качественная картина представлена в нижней 2) Анализ матричного элемента M3;

части рис. 7.

зона поверхностных состояний, возбужПри малых покрытиях = 0.3 ниже EF существует даемая E3. В теории [18] считается, что фотоэмиссия плоская зона (hpl = 1.2eV). Эта зона образована из объема металла описывается матричным элеменПС W (100), которые имеют симметрию в плоскости, том M3. Изначально предполагалось, что M3 должен параллельной к поверхности. Наличие ПС на W (100) остаться неизменным в процессе напыления калиевых вблизи EF подтверждается расчетом [5].

пленок (трехслойная пленка), так как глубина проникУвеличение покрытия до min приводит к резким новения света в металл 100 nm и глубина выхода изменениям в зоне ПС, которое проявляется под дейфотоэлектронов, имеющих малые энергии, велика для ствием E3. Уменьшается значение Epl (т. е. уменьшамалых энеригй электронов (см. универсальную кривую ется hpl). Увеличивается плотность состояний в зоне зависимости глубины выхода электронов от их энер(рост |K|2|m3|2). При энергиях E < Epl плотность состогии [21]). Здесь необходимо отметить, что измерение яний падает (n = -3). Зона, по-видимому, образована глубины выхода фотоэлектронов с малыми кинетичеиз зоны поверхностных состояний W (100) при энергиях скими энергиями (менее 1 eV) из щелочных металлов связи, больших Epl, и зоны поверхностных состояний K связано с большими трудностями и соответствующих вблизи EF. Полученный результат коррелирует с расданных мы не нашли. Как следует из раздела 2.1, парачетом адсорбции натрия на алюминии, выполненном метры матричного элемента M3 изменяются в процессе напыления K. Такое поведение может указывать на то, что фотоэмиссия происходит не из объемной области вольфрама, в которой (E) и M3 не может изменяться при адсорбции K, а из очень узкой области (порядка нескольких слоев) вблизи поверхности. Данный результат коррелирует с результатами работы [22], в которой было показано, что глубина выхода фотоэлектронов из цезия с энергиями 4eV составляет 1nm. Следовательно, можно считать, что фотоэмиссия происходит из поверхностной зоны, которая возбуждается E3. В дипольном приближении это означает, что (µ E3) = (µ — дипольный момент, параллельный поверхности).

Это возможно, если в поверхностном слое формируется зона ПС, которая имеет выделенное направление, параллельное поверхности. Такие состояния в фотоэмиссии Рис. 8. Зона поверхностных состояний.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Поверхностная фотоэмиссия ультратонких пленок калия, адсорбированных на вольфраме в [4], где показано, что существуют ПС, имеющие вы- s- и p-поляризованного света вызывают фотоэмиссию деленное направление, параллельное поверхности даже из ПС адсистемы, имеющих выделенное направление при = 0.2.

параллельное поверхности.

Увеличение покрытия до = 1.0 приводит к очередРабота выполнена при поддержке государственной ному изменению зоны ПС, чувствительной к возбуждепрограммы МНТ РФ ”Поверхностные атомные структунию E3. Зона снова становится плоской (n = 0). Происры” (проект № 3.14.99).

ходит уменьшение плотности состояний (падает значение параметра |K|2|m3|2). Судя по всему, фотоэмиссия из зоны поверхностных состояний W (100) уменьшается, Список литературы и мы наблюдаем фотоэмиссию из формирующейся зоны ИПС калия. [1] Бенеманская Г.В., Лапушкин М.Н., Урбах М.И. // ЖЭТФ.

Увеличение покрытия до = 2.0 приводит к незна- 1992. Т. 102. Вып. 5(11). С. 1664–1673.

чительному уменьшению плотности состояний в поверх- [2] Lindgren S.A., Wallden L. // Sol. St. Commun. 1982. Vol. 28.

N 3. P. 283–286.

ностной зоне ПС (следует из уменьшения параметра [3] Frank K.H., Sagner H.J., Heskett D. // Phys. Rev. B. 1989.

|K|2|m3|2). Это означает, что фотоэмиссия из W (100) Vol. 40. N 5. P. 2767–2771.

практически отсутствует.

[4] Ishida H. // Phys. Rev. B. 1988. Vol. 38. N 12. P. 8006–8021.

Напыление пленки до = 3.0 приводит к очередному [5] Wimmer E., Freeman A.J., Hiskes J.R. et al. // Phys. Rev. B.

изменению в поверхностной зоне ПС. Вблизи EF мы 1983. Vol. 28. N 6. P. 3074–3091.

имеем плоскую зону до E > -0.7eV (уменьшение па[6] Wu R.Q., Chen K.L., Wang D.S. et al. // Phys. Rev. B. 1988.

раметра hpl) и незначительное уменьшение плотности Vol. 38. N 5. P. 3180–3188.

состояний при больших энергиях связи (n = -0.5).

[7] Cousty J., Riwan R., Soukiassian P. // J. Physique. 1985.

Плотность состояний около EF не изменяется (параVol. 46. N 10. P. 1693–1698.

метр |K|2|m3|2 остается постоянным). Зона ПС для [8] Feurbacher B., Wilis R.F. // J. Phys. C. 1976. Vol. 9. N 2.

толстой пленки K, расчитанная нами по данным [14], P. 169–216.

имеет более узкую зону около EF и очень резкий спад [9] Libsch A., Benemanskaya G.V., Lapushkin M.N. // Surf. Sci.

плотности состояний при больших энергиях связи. 1994. Vol. 302. N 3. P. 303–314.

[10] Кнатько М.В., Лапушкин М.Н., Палеев В.И. // Письма в ЖЭТФ. 1998. Т. 24. Вып. 10. С. 48–53.

Выводы [11] Horn K., Hohfield A., Somers J. et al. // Phys. Rev. Lett.

1988. Vol. 61 N 21. P. 2488-2491.

Исследована фотоэмиссия системы K / W (100) под [12] Woratschek B., Sesselmann W., Kuppers J. et al. // Phys.

воздействием поляризованного света видимого диапазоRev. Lett. 1985. Vol. 55. N 11. P. 1231–1234.

на при концентрации адсорбата 0.3 <<3.0.

[13] Aruga T., Toshihara H., Murata Y. // Phys. Rev. B. 1986.

Предложена методика выделения матричных элеменVol. 34. N 12. P. 8237–8257.

тов возбуждения фотоэмиссии M1 и M3 их спектральных [14] Monin J., Boutry G.A. // Phys. Rev. B. 1974. Vol. 9. N 4.

P. 1309–1327.

зависимостей фототоков при s- и p-возбуждении. Ис[15] Itchkawitz B.S., Lyo I.W., Plummer E.W. // Phys. Rev. B.

следовано изменение параметров матричных элементов 1990. Vol. 41. N 12. P. 8075–8084.

от. Показана корреляция изменения параметров [16] Fowler R.H. // Phys. Rev. 1938. Vol. 1. N 1. P. 35–56.

матричных элементов с изменением.

Найдено изменение плотности ПС вблизи и ниже EF [17] Фоменко В.С. Эмиссионные свойства материалов. Киев, 1981. 339 с.

(как перпендикулярной ПС, так и параллельной ПС [18] Бродский А.М., Урбах М.И. Электродинамика границы компонент). Изменения ПС и ПС характеризуют прометалл / электролит. М., 1989. 296 с.

цесс формирования зоны ПС калия.

[19] Weaver J.H., Olson C.G., Linch D.V. // Phys. Rev. B. 1975.

Обнаружено, что при возбуждении s-поляризованным Vol. 12. N. 4. P. 1293–1299.

светом матричный элемент возбуждения фотоэмиссии [20] Wimmer E. // J. Phys. F. 1983. Vol. 13. N 11. P. 2313–2321.

изменяется при адсорбции щелочного металла даже при [21] Seah M.P. // Surf. and Interface Analysis. 1979. Vol. 1. N 1.

субмонослойном покрытии. Такое поведение его может P. 1–11.

быть в том случае, когда пороговая фотоэмиссия возбу[22] Smith N.V., Fisher G.B. // Phys. Rev. B. 1971. Vol. 3. N 11.

ждается на очень небольших расстояниях от поверхноP. 3662–3670.

сти, порядка нескольких слоев.

[23] Lapeyre G.J. // J. Vac. Sci. Technol. 1977. Vol. 14. N 1. P. 384– Таким образом, как нормальная компонента элек- 390.

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.