Дифракция медленных электронов (ДЭМ-LEED)

Дифракция медленных электронов (ДМЭ). Энергия электронов в этом методе лежит в интервале 10 – 300 эВ. Амплитуда рассеяния таких электронов атомами твердого тела велика. Поэтому даже при нормальном падении эти медленные электроны полностью рассеиваются в нескольких первых атомных слоях вблизи поверхности (примерно на 1 – 3 Ангстрема).

Электронная пушка эмитирует на поверхность первичные электроны с энергией 10 – 300 эВ и длиной волны 0,388 – 0,071 нм. Сила тока в электронном пучке луча составляет ~ 1 –2 мкА, а диаметр пучка ~ 1 мм. Плотность тока при этом оказывается достаточно большой, чтобы вызвать изменения в адсорбированных поверхностных слоях, и это необходимо учитывать при интерпретации экспериментальных данных. Для детектирования рассеянных электронов используется либо цилиндр Фарадея, либо флуоресцентный экран, на котором наблюдается и фотографируется вся дифракционная картина одновременно.

ДМЭ позволяет получить данные о периоде кристаллической решетки. Поскольку используются очень медленные электроны, которые не проникают глубоко в твердое тело, полученная информация относится главным образом к одному или двум верхним слоям поверхностных атомов.

ДМЭ используется:

а) при очистке поверхности для качественного наблюдения за устранением остаточных слоев чужеродных атомов (критерием служит появление достаточно четкой структуры, связанной с кристаллической решеткой основного материала);

б) для получения данных о реконструкции поверхности;

в) для получения информации о порядке величины расстояний между адсорбированными частицами;

г) для получения информации о регулярных ступеньках на поверхности (например, вследствие разрезания образца).

Недавно было показано, что ДМЭ можно также использовать для определения амплитуды колебаний поверхностных атомов чистого кристалла по размытию дифракционных пятен. Качественная интерпретация дифракционной картины достаточно проста. Однако полное описание процессов дифракции представляет собой чрезвычайно сложную проблему, которая требует рассмотрения взаимодействия поля падающей волны со всей дифракционной решеткой.

В настоящее время это основной метод исследования поверхностей.

15. Дифракция быстрых электронов на отражение (ДБЭ-RHEED). Осцилляции центрального рефлекса (хз че это ваще такое!!!).

Дифракция быстрых электронов (ДБЭ или reflection high-energy electron diffraction - RHEED) — метод исследования структуры поверхности твердых тел, основанный на анализе картин дифракции электронов с энергией 5–100 кэВ (Величко говорил, что 5-30 кэВ), упруго рассеянных от исследуемой поверхности под скользящими углами.

Чувствительность к структуре поверхности в ДБЭ достигается тем, что первичный пучок падает на исследуемую поверхность под малым скользящим углом порядка 1–5°, а также тем, что детектируются только дифракционные пучки, выходящие под малыми углами к поверхности. На всем своем пути свободного пробега электроны проникают достаточно глубоко – на несколько атомных монослоев.

На рис. приведена схема экспериментальной аппаратуры для изучения поверхности методом ДБЭ, в которой пучок высокоэнергетических электронов из электронной пушки попадает на поверхность образца под скользящим углом, а продифрагировавшие пучки электронов формируют картину ДБЭ на флуоресцентном экране. Держатель образца помещается на платформу, которая позволяет вращать образец для получения картин ДБЭ по разным азимутальным направлениям.

Метод ДБЭ позволяет:

1. качественно оценить структурное совершенство поверхности (от хорошо упорядоченной поверхности наблюдается картина ДБЭ с четкими яркими рефлексами и низким уровнем фона);

2. определить обратную решетку поверхности из геометрии дифракционной картины;

3. определить атомную структуру поверхности путем сравнения зависимостей интенсивности дифракционных рефлексов от угла падения первичного пучка электронов (кривые качания), рассчитанных для структурных моделей, с зависимостями, полученными в эксперименте;

4. определить структуру трехмерных островков, сформировавшихся на поверхности;

5. контролировать послойный рост эпитаксиальных пленок с атомарной точностью по осцилляциям интенсивности дифракционного пучка.

Дата добавления: 2015-04-24