Рассеяние ионов низких энергий (LEIS)

Обратное резерфордовское рассеяние. Кинематика упругих столкновений. Сечение и прицельный параметр.

Измерение распределения потенциала и емкости.

Кельвин мода (мода распределения поверхностного потенциала) - регистрируется напряжение U0, необходимое для подавления колебаний кантилевера инициируемых электродинамической силой, на частоте возбуждения, выбираемой для увеличения чувствительности в полосе резонансных колебаний кантилевера.

Бесконтактная емкостная мода (мода распределения подповерхностной емкости) - измеряется электродинамическая сила, инициирующая колебания кантилевера на второй гармонике возбуждающего переменного напряжения; регистрацию контраста можно производить по амплитуде, фазе или амплитудно-фазовым характеристикам.

Разработка и постановка методик измерения локальных электрофизических характеристик сегнетоэлектрических пленок с толщиной менее 100 нм является актуальной прикладной задачей. Для всестороннего исследования таких объектов требуется создание тестовых структур, что не всегда может быть реализовано из-за малой толщины сегнетоэлектрической пленки (5-100 нм). Одним из возможных вариантов исследования электрофизических параметров наноразмерных сегнетоэлектрических пленок является использование сканирующего зондового микроскопа в режиме зонда Кельвина. На примере образца со структурой диэлектрическая подложка (сапфир)/нижний электрод/пленка ЦТС производилось сканирование заданного участка поверхности образца в режиме зонда Кельвина, представляющего собой двухпроходную АСМ методику. На первом проходе снимается топография образца в полуконтактной моде, на втором проходе зонд перемещается на заданном расстоянии от поверхности, повторяя ее рельеф и регистрируя распределение поверхностных потенциалов. В эксперименте варьировались скорость движения зонда, подаваемый потенциал и время воздействия на образец в одной точке. Данная методика представляет практический интерес для локального тестирования наноразмерных элементов и покрытий сегнетоэлектрических материалов в изделиях механотроники и сенсорики.

Обратное резерфордовское рассеяние является простым для понимания и применения методом исследования материалов, поскольку основывается на классическом представлении менханизма рассеивания. Суть метода заключается в столкновении легкого иона с атомами исследуемого вещества, в результате столкновения часть энергии передается атомам мишени. Измеряя отношение энергий падающих и рассеяных ионов можно идентифицировать материал мишени (отношение энергий зависит от массы иона и материала мишени, а также от угла рассеивания). Пучок ионов разгоняется в ускорителе до энергий в несколько МэВ, проходит через коллиматор и попадает в мишень, рассеяные ионы регистрирутся детектором.

После столкновения значения скоростей и энергий падающих частиц и атома мишени определяются углом рассеяния и углом отдачи.

Законы сохранения энергии и импульса записываются следующим образом:

Из этих уравнений можно выразить отношения скоростей и энергий частицы до и после столкновения:

Дата добавления: 2015-04-24