Чернівецький Національний Університет ім Ю Федьковича Інститут фізико

Чернівецький Національний Університет ім. Ю. Федьковича Інститут фізико –технічних і комп’ютерних наук Кафедра фізики твердого тіла Презентація з курсу “Фізика поверхневих явищ” на тему: Методи зондування поверхні іонними пучками Підготував Студент 514 М групи Роман Юрій Чернівці 2013

Бомбардування поверхні твердого тіла пучком первинних іонів приводить до емісії ряду вторинних частинок і електромагнітного випромінювання 2

При взаємодії іонів високих енергій із речовиною відбувається ціла низка процесів http: //ru. wikipedia. org/wi ki 3

Методи зондування поверхні іонними пучками 1. Іонно-електронна емісія. 2. Мас-спектроскопія вторинних іонів. 3. Спектроскопія розсіяння повільних іонів. 4. Іонно –Х-променева спектроскопія. 4

Метод іонно-електронної емісії l l l Іонно-електронна емісія – випромінювання електронів твердим тілом при бомбардуванні його іонами. Розрізняють потенціальне виривання електронів і їх кінетичне вибивання. Потенціальне виривання електронів зв’язано з процесом оже-нейтралізації. Кінетичне вибивання електронів здійснюється з допомогою ожедезактивації. а ) оже-нейтралізація позитивного іона на металічній поверхні: Eи - енергія іонізації; Ф - работа виходу метала; Eс - дно зони провідності; Eк- кінетична енергія електрона у вакуумі. б ) оже-дезактивація. 5 http: //uravia. narod. ru/p_ii. htm

Енергетичний спектр електронів при потенціальному вириванні їх іонами Не+ з энергиєю 5 е. В. Залежність коефіцєнта потенціального виривання електронів gп із Мо від енергії E іонів інертних газів. Параметри поверхневого шару визначаються з аналізу кутового і енергетичного розподілу вторинних електронів 6

Мас-спектроскопія вторинних іонів l У даному методі матеріал аналізується з допомогою мас-спектрометра. Первинні іони взаємодіють із поверхнею й вибивають вторинні іони, які й аналізуються. Енергії первинних іонів лежать в інтервалі 1 -20 ке. В. Для аналізу площа поверхні , з якої відбиваються розпилені атоми або молекули, змінюється від 1 мкм у діаметрі при густині струму 0, 01 А/ См 2 , до 0, 1 См 2 , при густині струму іонів 10 -9 А/ См 2. 7

Мас-спектроскопія вторинних іонів Схема звичайного методу і методу прямого зображення при мас- спектрометричному аналізі вторинних іонів 8

Мас-спектроскопія вторинних іонів Схема масс-спектрального іонного мікроскопа 9

Мас-спектроскопія вторинних іонів Вплив аналізованої площі на граничну розрізнювальну здатність 10

Спектроскопія розсіяння повільних іонів 11

Спектроскопія розсіяння повільних іонів l В основі СРПІ лежить явище розсіяння пучка повільних первинних іонів з енергіями 0, 1 - 10 ке. В при взаємодії його з поверхнею твердого тіла. Вимірюючи енергорозподіл розсіяних іонів, можна отримати їх енергетичний спектр, зумовлений однократним або послідовними пружними зіткненнями первинних іонів з окремими атомами поверхневого шару. Енергія розсіяного іона при однократному парному зіткненні визначається із співвідношення За допомогою цього методу можна визначити поелементний склад поверхневого шару 12

Іонно-Х-променева спектроскопія 13

Іонно-Х-променева спектроскопія l Іхс заснована на збудженні характеристичного Х-випромінювання при бомбардуванні твердих тіл пучком іонів з енергіями від десятків ке. В до десятків Ме. В. Отримані спектри характеристичного випромінювання використовуються для хімічного аналізу поверхневого шару. 14

Іонна імплантація Установка для проведення імплантації 1 - джерело іонів 2 - мас-спектрометр 3 - діафрагма 4 - джерело високої напруги 5 - прискорююча трубка 6 - лінзи 7 - джерело живлення лінз 8 - система відхилення пучка по вертикалі і система відключення 9 - система відхилення по горизонталі 10 - мішень для поглинання нейтральних частинок 11 - підкладка 15

Іонна імплантація Джерела йонного випромінювання Схема джерела легких (вгорі) та важких іонів (внизу) http: //linac 2. home. cern. ch/linac 2/sources/source. htm 16