Исследование магнитных поверхностей и напряженных структур методами спектроскопии поляризованных электронов

• Автор: Галактионов, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с.

ВВЕДЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Источники поляризованных электронов на основе соединений А3В5
1.2. Фотоэмиттеры с напряженными гетероструктурами
1.3. Анализаторы спиновой поляризации электронов
1.4. Исследование магнитных свойств поверхности методами спин-поляризационной электронной спектроскопии
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
2.1. Экспериментальная установка для исследования фотоэмиттеров
2.2. Экспериментальная установка для исследовЯйя магнитных
свойств поверхности
2.3. Контроль качества поверхности образца методом
электронной Оже-спектроскопии
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОЭМИТТЕРОВ НА ОСНОВЕ НАПРЯЖЕННЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР.
3.1. Разработка структуры эффективных фотокатодов
3.2. Спектральные зависимости поляризации и квантового выхода фотоэмиттеров с напряженными слоями
ГЛАВА 4. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ДЕТЕКТОР МОТТА.
4.1. Расчет влияния многократности рассеяния на асимметрию упругого рассеяния электронов на поликристаллическом золоте
при энергии 63 кэВ
4.2. Конструкция 60 кэВ детектора Мотта

4.3. Испытания и калибровка поляриметра
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ НАМАГНИЧЕННОСТИ
ПОВЕРХНОСТИ (110) МОНОКРИСТАЛЛА Ее№3.
5.1. Описание эксперимента
5.2. Экспериментальные результаты измерений намагниченности
объема и поверхности (110) Без
5.3. Модель поведения намагниченности поверхности (110) Ре№3
в широком диапазоне температур
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Пучки поляризованных по спину электронов находят широкое применение в различных областях физики, таких как атомная физика, физика высоких энергий, исследование магнетизма поверхностей и тонких пленок. В атомной физике активно развивается область исследований, основанная на экспериментах по спин-зависимому неупругому рассеянию электронов на атомах. В физике высоких энергий источники поляризованных электронов (ИПЭ) используются, в частности, для исследования явления нарушения четности при рассеянии поляризованных электронов, при изучении параметров слабого взаимодействия и нейтральных токов. Эффективные ИПЭ чрезвычайно важны для экспериментов в области ядерной физики и физики элементарных частиц, проводимых на ускорителях электронов высокой энергии. Большинство ныне действующих ускорителей, таких как: MAMI (Mainz Microtron, Mainz, Germany), SLAC или CEBAF (Thomas Jefferson National Laboratory, Newport News, USA) работают с пучками поляризованных электронов. Это же планируется для ускорителей ELSA (Electron Stretcher Accelerator, Bonn, Germany), ELFE (Electron Laboratory For Europe), CLIC (Compact Linear Collider) и NLC (Next Linear Collider). Эффективность работы ускорителей возрастает квадратично с увеличением степени поляризации пучка, поэтому основные усилия при разработке фотоэмиттеров должны быть направлены на улучшение этого параметра, однако, помимо величины поляризации, следует учитывать и другие характеристики фотокатода, такие как высокий квантовый выход в точке максимума поляризации, стабильность параметров получаемого пучка, возможность многократной активации катода и большое время жизни. Еще одним важным фактором является сохранение характеристик электронного пучка при обращении направления вектора поляризации. ИПЭ, использующие фотоэмиссию из полупроводниковых структур при возбуждении циркулярно поляризованным светом, показали себя как наиболее эффективные для

волны фотонов дают детальную информацию об электронной структуре магнитных материалов. Еще большую информацию можно получить, если, использую электронные спектрометры, исследовать зависимость поляризации фотоэлектронов от их энергии. Эксперименты с одновременным анализом электронов по энергии, углу вылета и поляризации дают информацию о зависимости энергий и еТ электронов Е(к) от волнового вектора [65].
Рассмотрим несколько примеров из большого числа экспериментальных исследований поляризации фотоэлектронов, эмиттируемых из намагниченных образцов [2, 62-64]. В целях обеспечения чистоты поверхности образцы должны быть приготовлены в сверхвысоком вакууме. В устройстве, схематически показанном на рисунке 1.7, для достижения магнитного насыщения образец помещается в сильное внешнее поле. Магнитное поле, так же как и вытягивающее электрическое поле, перпендикулярно поверхности фотоэмиттера, и поэтому сила Лоренца не мешает выходу электронов. Фотоэлектроны, образующиеся под действием УФ-излучения с переменной длиной волны, отклоняются на угол 90° цилиндрическим конденсатором, и выходят из области светового луча, а их поляризация из продольной превращается в поперечную. Все устройство может быть помещено в гелиевый криостат. После ускорения электронов до энергии 100 кэВ их поляризация измеряется Моттовским детектором.
На рисунке 1.8 приведены экспериментальные данные о зависимости поляризации фотоэлектронов от величины внешнего магнитного поля. В случае никеля поляризация (которая пропорциональна намагниченности) четко отражает хорошо известное насыщение кривой намагничивания. При этом электроны эмиттировались с уровней, лежащих в окрестности уровня Ферми. В случае же чистого и легированного лантаном кристаллов ЕиО энергия фотонов выбиралась так, чтобы большинство фотоэлектронов эмитировалось с 4/-уровней. Как видно из рисунка 1.8, при эмиссии с этих уровней действительно наблюдается высокая поляризация. Отсутствие насыщения в этом случае