Электронная энергетическая и спиновая структура тонких слоёв металлов, индуцированная спин-орбитальным взаимодействием

• Автор: Рыбкин, Артем Геннадиевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Особенности электронной энергетической и спиновой структуры тонких

слоёв металлов

1.1.1. Размерное квантование электронной энергетической структуры в тонких слоях металлов
1.1.2. Влияние электронной энергетической структуры подложки. Эффект „неперссечения'1 дисперсионных зависимостей

1.1.3. Спин-орбитальное взаимодействие. Эффект Рашба

1.1.4. Эффект спиновой поляризации электронных состояний в тонких слоях металлов

1.2. Механизмы роста тонких плёнок металлов

1.3. Выводы
Глава 2. Экспериментальные методы исследования и подготовка эксперимента
2.1. Метод фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением и его ис-
пользование для анализа стехиометрического состава и электронной структуры низкоразмерных 2Э металлических систем
2.1.1. Метод фотоэлектронной спектроскопии с угловым и спиновым разрешением
2.2. Дифракция медленных электронов для анализа кристаллической структуры тонких слоёв металлов
2.3. Сверхвысоковакуумные исследовательские системы
2.4. Приготовление и очистка поверхностей V/(110) и Мо(110)
2.5. Приготовление слоёв металла на поверхностях \Д110) и Мо(110)
Глава 3. Электронная энергетическая структура поверхностей \Д110) и Мо(110)
Глава 4. Электронная энергетическая и спиновая структура тонких слоёв благородных металлов (А§, Аи и Си) на поверхностях МД110) и Мо(110)

4.1. Формирование квантовых электронных состояний в тонких слоях Ag, Аи и
Си в зависимости от толщины
4.1.1. Исследование дисперсионных зависимостей квантовых электронных состояний в направлении Г5 поверхностной зоны Бриллюэна
4.1.2. Индуцированная спиновая поляризация квантовых электронных состояний
4.2. Формирование интерфейсных электронных состояний в монослойных покрытиях Ag, Аи и Си на поверхностях УХ110) и Мо(110)
4.2.1. Исследование дисперсионных зависимостей интерфейсных электронных состояний в направлении ГБ поверхностной зоны Бриллюэна .
4.2.2. Индуцированная спиновая поляризация интерфейсных электронных состояний. Зависимость от атомного номера напыляемого металла и материала подложки
4.3. Выводы
Глава 5. Электронная энергетическая и спиновая структура тонких слоёв простых металлов на поверхности У(110)
5.1. Электронная энергетическая структура тонких слоёв Ме; на поверхностях У(110) и Мо (110)
5.1.1. Калибровка толщины исследуемых слоёв по спектрам квантовых состояний
5.1.2. Изменения дисперсионных зависимостей поверхностных состояний
в зависимости от толщины слоёв магния
5.1.3. Выводы
5.2. Механизм роста слоёв А1 на поверхности Ш(110). Формирование квантовых электронных состояний в тонких слоях А1 на поверхности \^(110)
5.3. Интерфейсные и квантовые электронные состояния в тонких слоях А1 на У(110). Зависящий от спина эффект „непересечения“ дисперсионных зависимостей электронных состояний. Модификация спиновой электронной
структуры
5.3.1. Дисперсионные зависимости интерфейсных и квантовых электронных состояний в направлении ГН и ГЙ поверхностной зоны Бриллюэна и эффект „непересечения“

5.4. Выводы

Глава 6. Сравнение эффектов спиновой поляризации, индуцированной в тонких слоях металлов различного типа на поверхности ^(110)
6.1. Спиновая электронная структура УХ110)
6.2. Спин-поляризованные поверхностные резонансы У(110) и их роль в эффекте индуцированного подложкой спин-орбитального расщепления квантовых и интерфейсных электронных состояний в тонких слоях металлов различной природы на поверхности ¥(110)
6.3. Выводы
Глава 7. Электронная энергетическая и спиновая структура графена на поверхности интеркалированного слоя золота
7.1. Синтез графена на поверхности слоя N1(111) на Ш(110)
7.2. Модификация электронной структуры графенового монослоя вследствие ин-теркаляции атомов Аи
7.3. Спиновая электронная структура графенового монослоя в синтезируемой структуре и её взаимосвязь с эффектом гибридизации Аи й состояний с
77 состоянием графена
7.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Список сокращений и терминов

(а) Курдюмов-Закс
(б) Нишияма-Вассерман гцк [110] II оцк [001]
гцк [1Т0] II оцк [111] или оцк [111]
о 0ЦК(1 • ГЦК(
10.53°
Рис. 1.21. Два возможных типа ориентации поверхности (111) ГЦК-металла на поверхности (110) ОЦК-металла: Курдюмов-Закс (а) и Нишияма-Вассерман (б).
Поверхность (110) металла с ОЦК-решёткой (например, W(110) или Мо(110)) является идеальной подложкой для эпитаксиального роста слоёв гранецентрированных металлов в направлении (111) [57-65] и металлов с гексагональной плотной упаковкой в направлении (0001) [51-53]. При эпитаксиальном росте слоёв ГЦК-металла возможны два основных типа ориентации слоя по отношению к подложке [66-69]. Первым типом является ориентационное соотношение Курдюмова-Закса, проиллюстрированное на рис. 1.21 (а). Плотноупакованные ряды слоя (гцк [110]) при этом соотношении параллельны одному из плотноупакованных рядов подложки (оцк [111] или [111]). Вторым типом является ориентационное соотношение Нишияма-Вассермана (рис. 1.21 (б)). И при этом соотношении направление гцк [110] параллельно оцк [001]. При формировании тонких слоёв имеет место то или иное ориентационное соотношение в зависимости от определённых условий: соотношения межатомных расстояний подложки и адсорбата, толщины слоя и температуры подложки [68, 70]. Известно, что тонкие слои Аи и Ag с толщиной больше 3-х монослоёв формируются на поверхности W(110) по механизму Курдюмова-Закса, а Си - по механизму Нишияма-Вассермана для 2-х - 4-х монослоёв и по механизму Стран-ского-Крастанова для больших толщин с образованием 3D кристаллитов с поверхностью (111) [57, 61-63]. Были проведены исследования механизмов роста Au, Ag и Си на поверхности Мо(ПО) [59], которые показали, что имеют место аналогичные механизмы роста при толщинах больше 3-х монослоёв. Следует отметить, что рост тонких слоёв с толщиной меньшей 3-х монослоёв может и не следовать соотношениям Курдюмова-Закса и Нишияма-Вассермана. Так при исследование монослоёв Au, Ag и Си на W(110), сформированных при комнатной температуре подложки, было показано, что происходит формиро-