Diffraktion af langsomme elektroner

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. juni 2019; verifikation kræver 1 redigering .

Langsom elektrondiffraktion ( LEED ) er en metode til at studere overfladestrukturen af faste stoffer baseret på analysen af diffraktionsmønstre af elastisk spredte lavenergielektroner (20-200 eV). Giver dig mulighed for at studere overfladerekonstruktion .

DME kan bruges på en af to måder:

Kvalitativt registreres diffraktionsmønstre, og analyse af positionen af diffraktionstoppe giver information om symmetrien af overfladestrukturen. I nærvær af et adsorbat kan kvalitativ analyse give information om størrelsen og orienteringen af rotationen af enhedscellen i adsorbatet i forhold til substratets enhedscelle.
Kvantitativt studeres spidsintensitetens afhængighed af energien af den indfaldende elektronstråle. I dette tilfælde opnås faktisk strømspændingsegenskaberne . Ved at sammenligne de eksperimentelt opnåede kurver med de teoretiske får vi nøjagtige oplysninger om arrangementet af atomer på overfladen.

Teori

Kinematisk teori: enkeltspredning

Kinematisk diffraktion er defineret som det fænomen, hvor elektroner, der falder ind på en velordnet krystaloverflade, oplever en enkelt elastisk spredning. Ifølge teorien er de Broglie-bølgelængden af elektronstrålen:

...

Dynamisk teori: multipel spredning

...

Beskrivelse

Brugen af lavenergielektroner til overfladeanalyse skyldes to hovedårsager.

De Broglie-bølgelængden for elektroner med en energi på 20-200 eV er cirka 0,1-0,2 nm, hvilket opfylder betingelsen om diffraktion på atomare strukturer, nemlig bølgelængden er lig med eller mindre end de interatomiske afstande .
Den gennemsnitlige vejlængde for sådanne lavenergielektroner er flere atomlag. Som følge heraf forekommer det meste af den elastiske spredning i de øverste lag af prøven, og derfor yder de det maksimale bidrag til diffraktionsmønsteret.

Figuren viser et diagram over en forsøgsopstilling til direkte observation af LME-mønstre. I en elektronkanon accelereres elektronerne udsendt af katoden (som har et negativt -V potentiale) til en energi på eV og bevæger sig derefter og spredes på prøven i det feltløse rum siden det første gitter af diffraktometeret og prøven er jordet. Det andet og tredje gitter, som har et potentiale lidt mindre end katodepotentialet (V - ΔV), tjener til at afskære uelastisk spredte elektroner. Det fjerde gitter er jordet og afskærmer andre gitter fra den fluorescerende skærm, som er under et potentiale på omkring +5 kV. Elektronerne, der er elastisk spredt på overfladen af prøven, accelereres således til høje energier efter at have passeret gennem de decelererende gitre for at forårsage fluorescensen af skærmen, hvorpå diffraktionsmønsteret observeres. Som et eksempel viser figuren LEED-mønsteret fra en atomisk ren Si(111)7×7 overflade .

DME-metoden tillader:

kvalitativt vurdere overfladens strukturelle perfektion - fra en velordnet overflade observeres et LEED-mønster med klare lyse refleksioner og et lavt baggrundsniveau;
bestemme overfladens reciproke gitter ud fra diffraktionsmønsterets geometri;
evaluere overflademorfologien ved profilen af diffraktionsreflektionen;
bestemme overfladens atomare struktur ved at sammenligne afhængighederne af intensiteten af diffraktionsrefleksioner på elektronenergien (I–V-kurver), beregnet for strukturelle modeller, med afhængighederne opnået i eksperimentet.

Metoderne til diffraktion af langsomme og hurtige elektroner adskiller sig i energien af de anvendte elektroner og følgelig i forskellig geometri (i DME falder elektronstrålen på overfladen, der undersøges næsten vinkelret, og i RHEED i en græsningsvinkel på ca. -5º). Begge metoder giver lignende information om overfladestrukturen. Fordelen ved LEED er et enklere design, samt mere visuel og letfortolkelig information opnået. Fordelen ved RHEED ligger i muligheden for at udføre undersøgelser direkte i løbet af filmvækst på prøveoverfladen.

Litteratur

Oura K., Lifshits V. G., Saranin A. A. et al. Introduktion til overfladefysik / V. I. Sergienko .. - M . : Nauka, 2006. - 490 s.

Link

Ved skrivning af denne artikel blev materiale fra artiklen distribueret under Creative Commons BY-SA 3.0 Unported-licensen brugt :
Zotov Andrey Vadimovich, Saranin Alexander Alexandrovich. Diffraktion af langsomme elektroner // Ordbog over nanoteknologiske termer .