Структурный анализ поверхности методом дифракции квазиупруго рассеянных электронов

• Автор: Фараджев, Надир Сабирович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 219 с.

СОДЕРЖАНИЕ
страница
ВВЕДЕНИЕ
Глава I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
§1.1 Особенности картин дифракции электронов в диапазоне
низких и средних энергий
§ 1.2 Теорема обратимости и ориентационная зависимость
отражения электронов от монокристаллов
§ 1.3 Теоретическое описание дифракционных эффектов в
области средних энергий электронов
§1.4 Дифракция рентгеновских фото- и оже-электронов с
энергией порядка 1 кэВ
§1.5 Выводы из обзора и постановка задачи исследования
Глава II ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
§2.1 Конструкция вторично-электронного спектрометра
§2.2 Система автоматической регистрации пространственных
распределений отраженых электронов
§2.3 Процедура подготовки образцов и настройка спектрометра
Глава III ДИФРАКЦИОННЫЕ КАРТИНЫ МОНОКРИСТАЛЛОВ
КУБИЧЕСКОЙ СИНГОНИИ
§3.1 Результаты измерений для грани (100) кристаллов
§3.2 Сопоставление дифракционных картин для разных граней
кристаллов
§3.3 Динамика изменения картин с энергией электронов

§3.4 Выводы
Глава IV МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФРАКЦИОННЫХ КАРТИН
§4.1 Кластерная модель однократного рассеяния
§4.2 Роль внутренних параметров модели

§4.3 Результаты компйтерного моделирования ч
§4.4 Механизм формирования дифракционных картин
§4.5 Выводы
Глава V СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ УЛЬТРАТОНКИХ ПЛЕНОК
СЕРЕБРА, СФОРМИРОВАННЫХ НА РАЗЛИЧНЫХ ПОДЛОЖКАХ
§5.1 Рост пленки серебра на поверхности Мо( 110)
§5.2 Структура пленок серебра, сформированных на
поверхности Si(l 11) 7x7
§5.3 Рост пленок Ag на поверхности Si(100) 2x1
§5.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ '
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение № 1. Программа KIKUCHI Приложение № 2. Программа WSCIVIEW Приложение № 3. Программа SSC Приложение № 4, Йрограмма R-FACTOR
ВВЕДЕНИЕ
Структурный анализ поверхности твердого тела имеет фундаментальное значение для развития многих приоритетных направлений современной науки и техники, включающих материаловедение, микро- и наноэлектронику, гетерогенный катализ и др. Разработке и совершенстврванию методов диагностики поверхности уже на протяжении многих лет уделяется исключительно большое внимание, в результате чего создан целый арсенал мощных средств. Одними из основных среди них являются дифракция медленных и быстрых электронов. В то же время дифракция электронов промежуточного диапазона энергий (порядка 1 кэВ) оказалась на редкость непопулярной в структурных исследованиях поверхности. Одной из главных причин такого положения дел явилась слабая изученность механизма формирования этих картин, называемых также кикучи-картинами, из-за того, что они возникают в результате вторичной дифракции неупруго рассеянных электронов. До недавнего времени указанные картины не поддавались количественному описанию и анализировались преимущественно на качественном уровне, опираясь на основные выводы динамической теории дифракции электронов.
Ситуация стала меняться на рубеже 80-х и 90-х годов, когда стремительное развитие методов дифракции рентгеновских фото- и оже-электронов привело к появлению новых представлений о механизме формирования картин дифракции электронов, генерируемых внутренними источниками. Было установлено, что при энергиях выше нескольких сотен эВ ключевую роль играет эффект фокусировки фото- и оже-электронов, приводящий к их концентрированию вдоль плотноупакованных атомных рядов кристалла. В связи с этим встал актуальный вопрос: работает ли сходный механизм и в случае дифракции неупруго рассеянных электронов? Ответа на него не было к моменту начала настоящей работы. Между тем, он имеет

позволил ряд усовершенствований модели, сделанных в более поздних работах.
Первая поправка учитывала кривизну прямой волны, расходящейся от источника, в непосредственной близости от рассеивателя. Для этого был использован эффективный фактор электрон-атомного рассеяния, который вычислялся в приближении сферических волн [62-66]. На рис. 17 представлены распределения интенсивности эмиссии фотоэлектронов, расчитанные для пары атомов N1, расположенных на расстоянии 2.49 А. Данные были получены для нескольких значений энергий в приближении: плоских и сферических волн. Из рисунка видно, что для больших углов рассеяния, превосходящих 40°, и энергиях, превышающих -500 эВ, оба подхода дают близкие результаты. Однако для более низких энергий и малоугловых рассеяний обнаруживаются заметные различия. В то же время расхождения ослабевают с увеличением расстояния между рассеивающим атомом и эмиттером в силу того, что кривизна фронта расходящейся от источника сферической волны уменьшается.
Вторая поправка связана с необходимостью учета многократных упругих рассеяний при движении электронов вдоль атомных рядов. Этому вопросу посвящено значительное число публикаций [53,54,58,67-70]. Учет многократных рассеяний, проведенный в [71], в частности, на примере цепочек из атомов меди, показал, что амплитуды максимумов фокусировки существенно уменьшаются с ростом числа рассеивающих атомов в цепочке (рис. 18). Практически максимум фокусировки исчезает для цепочек, состоящих из пяти и более атомов. Этот эффект получил название дефокусировки электронов. Его проявление становится менее значимым с увеличением межатомного расстояния в цепочке. Влияние дефокусировки электронов усиливается с ростом энергии регистрируемых электронов, поскольку при этом возрастают глубины выхода эмиттируемых электронов и, соответственно, увеличивается количество атомов в цепочках. Еще один пример, демонстрирующий роль дефокусировки электронов, показан на