Пошарова вторинно-електрона спектроскопія монокристалічних сплавів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИНАН України, доктор фізико-математичних наук, професор, Погорілий Анатолій Миколайович, Інститут магнетизму НАН України, завідувач відділом. доктор фізико-математичних наук, Крайніков Олександр Васильович, Інститут проблем матеріалознавства ім. Розроблена методика неруйнівного пошарового аналізу за даними іонізаційної спектроскопії дозволила встановити механізм та кінетику пошарової термостимульованої поверхневої сегрегації компонентів сплаву Pt80Co20(111) у неупорядкованому та упорядкованому стані та визначити основні параметри дифузії компонентів сплаву. Формування концентраційного профілю під поверхнею (зміненого шару) відбувається під дією механізмів перенесення і визначається, головним чином, процесами радіаційно-стимулюючої сегрегації і радіаційно-прискореної дифузії. The developed method of the nondestructive layer-by-layer analysis from data of ionization spectroscopy allowed to study a mechanism and kinetics of layer thermo-stimulation surface segregation of the alloy Pt80Co20(111) in the (dis)ordered state and define the basic parameters of components diffusion of the alloy. The Ar -ion bombardment of the alloy was found to result in the preferential sputtering of Co and in the enrichment of the near-surface region by Pt atoms with formation of an altered layer and formation in a non-monotonic variation of the lattice interplanar distance with the topmost layer.Дослідження в цьому плані атомно-чистих граней монокристалів металів та сплавів в умовах надвисокого вакууму дозволяє підвищити достовірність і однозначність даних та зіставити експериментальні результати з існуючими теоріями і теоретичними моделями, що були розвинуті для ідеальних кристалів з вільною поверхнею. У взаємній залежності з коливальними властивостями знаходяться і такі фактори, як формування атомної структури поверхні, зміни елементного і фазового складу при переході від обєму до поверхні. Особливий інтерес набуває дослідження впливу зовнішніх дій, зокрема іонного опромінення, на зміну властивостей поверхні та приповерхневої області, оскільки іонні пучки широко застосовуються як для діагностики, так і для цілеспрямованої зміни структури і елементного складу тонких поверхневих шарів. Дефектоутворення на поверхні, радіаційно-стимулюючі процеси сегрегації і дифузії, селективне розпилення можуть призводити до формування специфічного концентраційного профілю на поверхні багатокомпонентних матеріалів, а також до утворення нової атомної структури поверхні, відмінної від кристалічної гратки обєму матеріалу. Мета роботи - вивчити закономірності формування тонкої структури характеристичних втрат енергії електронів в спектрах вторинно-електронної емісії (ВЕЕ), яка виникає при опроміненні металевої мішені низькоенергетичними електронами <1КЭВ і на цій основі розробити методи пошарового аналізу з високою роздільчою здатністю і показати їх ефективність на прикладі аналізу фізико-хімічних властивостей приповерхневої області нанорозмірної товщини монокристалу Pt80Co20.У третьому розділі розглянуто особливості формування тонкої структури характеристичних втрат енергії електронів в спектрах вторинно-електронної емісії, яка виникає при опроміненні поверхні сплаву Pt80Co20(111) низькоенергетичними електронами 5<E0<1000 ЕВ в широкому діапазоні температур. Найвиразніше вона спостерігається в спектрах, одержаних при енергіях 150 - 250 ЕВ, тобто коли глибина виходу електронів, які зазнали втрату на її збудження, має мінімальне значення. Вважаємо, що кожний з цих атомних шарів дає свій вклад у формування сумарної інтенсивності іонізаційних ліній (ІЛ) для атомів сорту ?, який можна розрахувати за допомогою експоненціальної моделі затухання потоку електронів з глибиною z = (i - 1)•d (i = 1, 2, …, N) від поверхні, тобто: , (1) де ?min = 70, а ?max = 700 - відповідно мінімальне і максимальне значення полярних кутів сітки стандартного квазісферичного енергоаналізатора, C?(i) - концентрація атомів сорту ? в шарі з номером i, ??(?0j) - ефективна довжина вільного пробігу електронів у зразку відносно непружних зіткнень: , (2) де j = 1, 2, …, m. За цими результатами була побудована температурна залежність коефіцієнта дифузії кобальту в сплаві Pt80Co20(111), з якої був визначений предекспоненціальний множник D0 = 5,1 м2?с-1 і енергія активації Еа = 327 ± 22 КДЖ/моль, значення якої близьке до теплоти сублімації чистого кобальту 309,73 КДЖ/моль. В процесі упорядкування сплаву Pt80Co20(111) параметр ґраток буде зменшуватися по відношенню до неупорядкованого стану, а значить атомам платини, якими збагачено перший шар, енергетично буде вигідно утворити на поверхні реконструйовану р(2х2) баклінг-структуру.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ