Метод дифракции медленных электронов (ДМЭ).

Метод ДМЭ основан на дифракции электронов до сотен эВ и предназ­начен для исследования структуры поверхностных слоев монокристаллов.

Толщина исследуемого слоя определяется глубиной проникнове­ния электронов в кристалл без потери энергии. Исследование образ­цов методом ДМЭ можно проводить в вакуумной камере, представ­ленной на рис. 1.20.

Рис. 1.20. Установка для исследования структуры на поверхности методом дифракции медленных электронов: G_i — сетки.

Пучок электронов направляется на мишень и дифрагирует на поверхности кристалла. Электронные лучи, рассеянные обратно в вакуум, движутся в пространстве между кристаллом и сеткой G₁. На сетках G₂ и G₃, общий центр которых находится на поверх­ности образца, подаются электрические потенциалы, которые спо­собны задержать неупруго рассеянные на образце электроны и ускорить упруго рассеянные электроны, направив их на флуорес­центный экран. Две сетки позволяют компенсировать шумы устройства как анализатора энергий электронов. Падаюший пучок электронов фокусируется в пятно диа­метром 0,1 мм - 1,0 мм, ток в нем не бо­лее 2 мкА.

Дифракционная картина регистриру­ется на люминесцентном экране и ха­рактеризуется большим количеством максимумов, положение которых опре­деляется условием рассеяния на двумер­ных структурах. На рис. 1.21 приведены типичные ДМЭ-картины. Рис. 1.21а ти­пичен для большинства низкоиндексных металлических поверхностей. Имеются только пятна от неискаженной объем­ной плотности кристаллографической плоскости (100). Энергия первичного пучка составляет 150 эВ.

На рис. 1.216 представлена чистая поверхность полупроводника Si (111).

Между основными рефлексами в виде ярких пятен наблюдаются дополнитель­ные рефлексы. Они соответствуют по­верхностной ячейке, параллельной ячейке подложки, имеющей длину в 7 раз большую. Именно поэтому картин называется Si (111) (7x7) или Si (111)7. В этом случае энергия пуч­ка электронов составляет 42 эВ.

Если на поверхности металла абсорбируется кислород, то картина представляет собой структуру, представленную на рис. 1.21 в. Помимо ярких рефлексов основного материала подложки (W(110)), имеются рефлексы адсорбированного кислорода. В этом случае энергия пучка составляет 53 эВ. Симметрия картины ДМЭ отражает симметрию рас­положения атомов в поверхностном слое. В то же время интенсивности максимумов содержат информацию о межатомном взаимодействии.

Рис. 1.21. Типичные картины дифракции медленных электронов: а — чистая по­верхность Cu (100); б — чис­тая поверхность Si (111); в — кислород, адсорбированный на вольфраме W(110).

В методе ДМЭ измеряют угол распределения максимумов, зависи­мость распределения от начальной энергии электронов, производят измерения интенсивности максимумов в зависимости от температуры или наличия на поверхности адсорбируемых атомов. Это позволяет провести анализ дифракционной картины и установить истинную структуру приповерхностного слоя образца. Используя ДМЭ для ана­лиза наноструктурных материалов в виде пленок на поверхности кри­сталлов, можно изучать межатомные взаимодействия в адсорбирован­ных монослоях.

Добавить, слабо по сеткам и по обработке, точности

Дата добавления: 2015-10-28