Lassú elektronok diffrakciója

A lassú elektrondiffrakció ( LEED ) a szilárd testek felületi szerkezetének vizsgálatára szolgáló módszer, amely rugalmasan szórt kisenergiájú (20-200 eV) elektronok diffrakciós mintázatának elemzésén alapul . Lehetővé teszi a felületi rekonstrukció tanulmányozását .

A DME kétféleképpen használható:

• Minőségileg a diffrakciós mintázatokat rögzítik, és a diffrakciós csúcsok helyzetének elemzése információt nyújt a felületi szerkezet szimmetriájáról. Adszorbátum jelenlétében a kvalitatív elemzés információt szolgáltathat az adszorbátum egységcellájának méretéről és forgásirányáról a szubsztrát egység cellájához képest.
• Kvantitatívan vizsgáljuk a csúcsintenzitás függését a beeső elektronsugár energiájától. Ebben az esetben ténylegesen megkapjuk az áram-feszültség karakterisztikát . A kísérleti úton kapott görbéket az elméletiekkel összehasonlítva pontos információkat kapunk az atomok felszíni elrendezéséről.

Elmélet

Kinematikai elmélet: egyszeri szórás

A kinematikus diffrakció az a jelenség, amikor a jól rendezett kristályfelületre beeső elektronok egyetlen rugalmas szóródást tapasztalnak. Az elmélet szerint az elektronsugár de Broglie hullámhossza :

...

Dinamikus elmélet: többszörös szórás

...

Leírás

Az alacsony energiájú elektronok felületelemzésre való felhasználásának két fő oka van.

1. A 20-200 eV energiájú elektronok de Broglie hullámhossza megközelítőleg 0,1-0,2 nm, ami kielégíti az atomi szerkezetek diffrakciós feltételét, vagyis a hullámhossz egyenlő vagy kisebb az atomközi távolságokkal .
2. Az ilyen alacsony energiájú elektronok átlagos úthossza több atomréteg. Ennek következtében a rugalmas szórás nagy része a minta legfelső rétegeiben történik, így ezek járulnak hozzá a legnagyobb mértékben a diffrakciós mintázathoz.

Az ábra egy kísérleti elrendezés diagramját mutatja az LME-minták közvetlen megfigyelésére. Az elektronágyúban a katód által kibocsátott elektronok (amely negatív -V potenciálon van) eV energiára gyorsulnak fel, majd a diffraktométer és a minta első rácsától kezdve elmozdulnak és szétszóródnak a mintán a mező nélküli térben. földeltek. A második és harmadik rács, amelyek potenciálja valamivel kisebb, mint a katódpotenciál (V - ΔV), a rugalmatlan szórt elektronok levágására szolgál. A negyedik rács földelt, és leárnyékolja a többi rácsot a fluoreszkáló képernyőtől, amely körülbelül +5 kV potenciál alatt van. Így a minta felületén rugalmasan szórt elektronok a lassító rácsokon való áthaladás után nagy energiákra gyorsulnak fel, hogy a képernyő fluoreszcenciáját idézzék elő, amelyen a diffrakciós mintázat figyelhető meg. Példaként az ábrán a LEED mintázat látható egy atomosan tiszta Si(111)7×7 felületről .

A DME módszer lehetővé teszi:

1. minőségileg értékelje a felület szerkezeti tökéletességét - egy jól rendezett felületről LEED-mintázat figyelhető meg tiszta fényes tükröződésekkel és alacsony háttérszinttel;
2. a diffrakciós mintázat geometriájából határozza meg a felület reciprok rácsát;
3. értékelje a felület morfológiáját a diffrakciós visszaverődés profilja alapján;
4. határozza meg a felület atomi szerkezetét a diffrakciós visszaverődések intenzitásának az elektronenergiától való függőségének (I–V görbék) szerkezeti modellekre számított összehasonlításával a kísérletben kapott függőségekkel.

A lassú és gyors elektronok diffrakciós módszerei különböznek a felhasznált elektronok energiájában és ennek megfelelően eltérő geometriában (DME-ben az elektronsugár közel merőlegesen esik a vizsgált felületre, RHEED-ben pedig kb. -5º). Mindkét módszer hasonló információkat szolgáltat a felület szerkezetéről. A LEED előnye az egyszerűbb kialakítás, valamint több vizuális és könnyen értelmezhető információ. A RHEED előnye abban rejlik, hogy a minta felületén közvetlenül a filmnövekedés során lehet vizsgálatokat végezni.

Irodalom

• Oura K., Lifshits V. G., Saranin A. A. et al. Bevezetés a felszíni fizikába / V. I. Sergienko .. - M . : Nauka, 2006. - 490 p.

Link

A cikk írásakor a Creative Commons BY-SA 3.0 Unported licenc alatt terjesztett cikk anyagát használták fel : Zotov Andrey Vadimovich, Saranin Alexander Alexandrovich. Lassú elektronok diffrakciója // Nanotechnológiai szakkifejezések szótára .