Основные особенности взаимодействия ионов с поверхностью Схема процесса рассеяния иона на атоме расположенном на поверхности A=M 2/M 1 E 2/E 0=4 Acos 2 q 2/(1+A)2 Из закона сохранения энергии Е 0=Е 1+Е 2 что дает однозначное соотношение между q 1 и q 2 Энергия рассеянного атома для конкретного угла определяется только соотношением масс
Методы использования Ионных пучков Рассеяние ионов – изучается состав поверхности Ионно-электронная спектроскопия – изучается электронная структура поверхности Вторично ионная спектроскопия – изучается состав поверхности Распыление, ионное травление, профилирование – вспомогательная методика для РФС и ЭОС Времяпролетная спектроскопия, с возбуждением термодесорбцией, лазером, спрей. – состав и молекулярная структура. Молекулярно- ионные пучки для исследования в области молекулярной спектроскопии. Нанесение сверхтонких слоев.
Обмен зарядами между ионами и поверхностью Схема обменных процессов при взаимодействии ионов и атомов с поверхностью а – резонансный б – оже- нейтрализация в – оже- релаксация г - квазирезонансный Используются ионы инертных газов Не, Ne, Аr Уширение атомарных уровней при взаимодействии иона, атома с поверхностью Перекрытие хвостов волновых функций атомов поверхности с волновыми функциями налетающей частицы происходит вне поверхности
Ионно - нейтрализационная спектроскопия ИНС В А Схема энергетических уровней для иона вне поверхности металла С Ек=Ei – (E 1+f)-(E 2+f) Распределение испускаемых электронов по энергии. Не 5 э. В, а – чистые поверхности, б – с адсорбатом 1 – чистая поверхность
Трансформация электронных функций в процессах нейтрализации иона U(E) – плотность начальных состояний в валентной зоне F(E) – вероятность двух электронного процесса т. е. плотность вероятности для пар электронов P(E) Вероятность преодоления барьера на поверхности X(E)=F(E)P(E) – наблюдаемое распределение эмитированных электронов Задача максимум – восстановление исходной функции распределения электронов в валентной зоне. При адсорбции увеличивается плотность волновых функций в пространстве вне поверхности и нейтрализация может проходить эффективнее.
ИНС с участием метастабильных атомов Схема процесса: пары 1 и 2 – процесс оже-релаксации, 3 – резонансная ионизация и оже-нейтрализация Основное условие – большое время жизни возбужденного состояния Пример для Не – синглетное состояние 20, 6 э. В (время жизни 10 -2 сек) Триплетное состояние 19, 8 э. В времчя жизни 103 сек
Ионные пушки и источники метастабильных атомов Схема установки для работы с ионами и метастабильными атомами А - напуск газа, В – электронная пушка С – заземленная апертура D – отклоняющие пластины, Е – выходная апертура, F– анализатор электронов, G – образец.
Экспериментальные результаты Спектры электронов при облучении Сu(111) различными ионами Спектры электронов при облучении поверхности W 1 – чистой, 2 – с адсорбированным Н 2, 3 - с адсорбированным СО Сопоставление спектров ИНС и УФС полученных при облучении Pt(111) He в метастобильном синглетном состоянии
Аппаратура и возможности Требования к аппаратуре: Сверхвысоковакуумные условия 10 -10 м. Бар Хорошее энергетическое разрешение энергоанализатора - мили электронвольты Монокинетичность ионного пучка. Узкое угловое распределение пучка ионов или атомов. Основное назначение: получение информации об электронной структуре первого монослоя поверхностных атомов, определение функции распределения электронной плотности в первом монослое, получение информации о модификации электронной структуры при абсорбции атомов на поверхности. Определение распределения электронной плотности адсорбированных атомов.
Скачать презентацию Основные особенности взаимодействия ионов с поверхностью Схема процесса
Методы использования Ионных пучков.ppt