Розсіювання електронів низьких енергій поверхнею твердих тіл - Автореферат

Ужгородський державний університет Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукДля проведення досліджень розроблено і виготовлено два типи електронних спектрометрів зворотного розсіювання - трохоїдальний та гіпоциклоїдальний, оптимізовано режими їх роботи, досягнуто високої моноенергетичності падаючих електронів (~15 МЕВ) та роздільної здатності при аналізі зворотно розсіяних електронів низьких енергій (ЗРЕНЕ). Проведено дослідження енергетичних залежностей інтенсивності пружного ЗРЕНЕ, спектрів втрат та спектрів сталої залишкової енергії Au, Ag, Cu, BITEJ, BITEBR, GES, As2S3, GAAS та Si. Встановлено взаємозвязок енергетичного положення особливостей на енергетичних залежностях інтенсивності пружного розсіювання, спектрах втрат та спектрах сталої залишкової енергії з енергетичними відстанями між високосиметричними точками зони Бріллюена та поверхневими електронними станами, які відповідають прямим і непрямим переходам збуджених електронів. На примере благородных металлов Au, Ag и Cu показано, что основные особенности на энергетических зависимостях интенсивности упругого ОРЭНЭ и спектрах постоянных остаточных энергий связаны с энергетическим положением максимумов приведенной плотности заполненных электронных состояний в валентной зоне. В спектрах ОРЭНЭ нами обнаружены особенности с энергиями (0,60 0,05) ЭВ, (0,80 0,05) ЭВ и (1,15 0,05) ЭВ, которые могут быть обусловлены ПЭС.Розвиток сучасної мікроелектроніки, створення принципово нових приладів вимагає знань про специфіку явищ і процесів, що відбуваються на поверхні і в приповерхневій області твердих тіл. Звідси випливає актуальність досліджень елементарних процесів, що відбуваються на поверхні твердих тіл під дією різних зовнішніх факторів, зокрема, при їх бомбардуванні низькоенергетичними електронами. Наукова новизна роботи полягає в тому, що в ній вперше виявлено тонку структуру в спектрах пружного і непружного ЗРЕНЕ поверхнею досліджуваних речовин, показано, що особливості в цих спектрах добре узгоджуються з енергетичними щілинами між високосиметричними заповненими та вільними від електронів станами в приведеній зоні Бріллюена в обємі та поверхневими електронними станами (ПЕС). Встановлено, що дослідження ЕЗІ пружного розсіювання, спектрів сталих залишкових енергій та спектрів втрат електронів низьких (0-20 ЕВ) енергій, розсіяних на 180° є найбільш інформативними при дослідженнях поверхневих електронних станів, поверхневих резонансів адсорбованих молекул та енергетичних відстаней між високосиметричними точками у валентній зоні та зоні провідності приведеної зони Бріллюена. Виявлена ідентичність енергетичного положення особливостей в тонкій структурі енергетичних залежностей інтенсивностей пружного розсіювання та в спектрах проходження електронів для цих зразків дає підстави стверджувати, що в енергетичних залежностях інтенсивності ЗРЕНЕ проявляються не тільки поверхневі електронні стани та енергетична структура поверхні, але і особливості зонного енергетичного спектру електронів в обємі кристалів.Викладений матеріал послужив фізичною основною для увязування особливостей в спектрах ЗРЕНЕ з одночастинковими і колективними збудженнями електронів на поверхні та в обємі твердих тіл. Станом на початок 1980-х років, коли започатковувалася дана робота, переважна більшість досліджень по електронній спектроскопії твердих тіл базувалася на використанні електронних пучків з енергіями 20-105 ЕВ. У другому розділі коротко розглянуто специфіку взаємодії низькоенергетичних електронів з поверхнею твердих тіл, причини порушення правил відбору (закону збереження імпульса) для збудження переходів електронів із заповнених станів у валентній зоні у вільні від електронів стани зони провідності. Реєструвати спектри проходження через зразок моноенергетичного пучка електронів з енергією 0-15 ЕВ. На відміну від методики спектроскопії повного струму, в якій електрони входять у тверде тіло із вакууму, а колектором служить металевий контакт, нанесений безпосередньо на задню площину зразка, в нашому випадку налітаючі електрони падали на зразок із вакууму, а електрони, які пройшли через зразок, виходили у вакуум і потім реєструвалися електронним енергоаналізатором.

2. Основний зміст роботи