Способ определения электронной структуры поверхности твердого тела

(191 ( 4 сю 4 ( 01 М 23 Методы и прхности материдумка, 1982,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(5 б) Черепин В.Т. и дри боры для анализа поверв алов. - Киев, Науковас. 127.Комолов С.А, Основы электронной спектроскопии полного тока. В кн,ф Поверхность и межфазовые границы, Л., ЛГУ, 1982, с,3-5.(54) СПОСОБ ОПРЕДРЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА (57) Изобретение относится к технической физике, конкретнее - к средствам исследования свойств поверхности монокристаллов с помощью вторично- электронной спектроскопии. Цель изобретения состоит в повышении достоверности анализа путем учета кристаллографической ориентации исследуемой поверхности в процессе измерений. С помощью метода спектров полного тока исследуется электронная структура поверхности твердого тела. Получаемая информация относится к структуре интегральной плотности электронных состоянии, которая получается после усреднения последней по различным направлениям К-пространства, При ис- . следовании угловых зависимостей спектров полного тока обнаружены максимумы, обладающие ориентационной зависимостью, возникающие за счет запрещенных полос энергий, лежащих в определенных кристаллографических направлениях. В соответствии с изложенным для осуществления способа облучают образец пучком медленных электронов. Измеряют спектры полного тока при нормапьном падении первичного электронного пучка. Измеряют спектры полного тока при отличных от нормального углах падения электронного пучка. Выявляют спектральный максимум, проявляющий зависимость интенсивности от направления падения электронного пучка. Задают первичным электронам энергию, соответствующую энергетичес" кому положению выбранного максимума. 1 юй Визуализируют информацию о зависимос- ф ти интенсивности указанного максиму- д ма от направления падения первичного (юр электронного пучка, по которой и судят о его кристаллографической ориентации, корректируют информацию об электронной структуре поверхности, получаемую с помощью спектров полного тока. 3 ил.374В качестве примера проводили исследование структуры поверхности монокристаллического образца никеля, для чего записывапи спектры полного тока ПТ при различных углах падения зондирующего электронного пучка, меняя угол падения с помощью отклоняющих пластин. Серия угловых зависимостей спектров ПТ приведена на фиг.2. На представленных спектрах ха" рактерную ориентационную зависимость проявляет максимум при энергии 4,6- 4,8 эВ (на фиг.2 он обозначен стрелкой).Затем настраивали регистрирующую аппаратуру на передний крутой фронт указанного максимума (Е = 4,б эВ), фиксируя при этом энергию падающих электронов. Связывали выход системы регистрации через усилитель с осциллографом так, чтобы яркость свечения на экране осциллографа менялась пропорционально величине сигнала ПТ. Осуществляли сканирование зондирующего пучка по поверхности образца, тем самым производя всевозможные изменения угла падения первичного пучка в телесном угле, определяемом геометрией эксперимента, синхронно со сканированием электронного пучка по экрану осциллографа. Поскольку яркость свечения экрана модулировалась регистрируемым сигналом ПТ, на экране получалась картина, отображающая зависимость интенсивности максимума ПТ (на которой была произведена предварительная настройка) от направления падения первичного электронного пучка, т,е. картина фигур эжвиинтенсивности. На фиг.З представлена характерная фигура эквиинтенсивности, полученная для исследуемого монокристапла никеля. Приведенная фигура обладает симметрией квадрата. Для гранецентрированной кубической рещетки симметрией квадратахарактеризуется плоскость (100), следовательно исследуемьй монокристапл имеет ориентацию (100). Формула из обретения Способ определения электронной структуры поверхности твердого тела, медленных электронов, изменение энергии электронов пучка, регистрацию тока в це" пи образца, нахождение спектральной за 3 14360ронных состояний, описываемых соответствующей энергией и импульсом. Кактолько энергия первичного пучкаэлектронов выходит из интервала зап,рещенной эоны, такой квантово-механи"5ческий запрет на проникновение электронов в твердое тело снимается и скачком изменяется эффективность упругого отражения, что проявляется в 10спектре полного тока в виде максимума. Указанный максимум и спектре соответствует энергетическому положениюкрая запрещенной зоны в направлениипадения электронного пучка, 15Для различных кристаллографических направлений положение краязапрещенной эоны меняется. Дпя симметричных направлений такие изменения идентичны. Поэтому, если менять 20ориентацию зондирующего пучка электронов относительно исследуемой поверхности по всевозможным направлениями при этом следить за изменением относительной интенсивности указанного 25максимума в спектре ПТ, то. по результатам таких измерений можно обнаружить для исследуемого образца совокупность направлений, при движениипервичного электронного пучка по кото-щрым не будет происходить измененийотносительной интенсивности максимумав спектре ПТ.При пересечении указанной совокупности направлений с поверхностьюобразуется некоторый контур (назовем его кривой интенсивности). Полученная фигура будет отражать кристаллическую симметрию исследуемой поверхности. Для гранецентрированной 40и обьемоцентрированной кубическойрешетки в случае плоскости (100) фигура будет обладать симметрией квадрата, а для плоскости (110) - симметрией прямоугольника, дпя (111) - симметрией шестиугольника. При небольшой разориентации исследуемой поверхности от той или иной кристаллографической плоскости (кристаллографическое направление отклоняется от нап Оравления нормального падения первичного электронного пучка) наблюдаемаяфигура будет деформироваться вту илииную сторону, нарушая свою симметрию,Таким образом, меняя ориентациюобразца, можно точно выставлять включающий облучение образца пучкомнужную кристаллографическую плоскость,добиваясь полной симметричности линий эквиинтенсивности.5 1436037 6 висимости производной тока по энергииот угла падения, фиксируют энергию падающих электронов,о т л и ч а ю - электронов падающего пучка, соответстщ и й с я тем,что,с целью повышения вующую этому максимуму, производят угдостоверности анализа благодаря учету ловое сканирование пучка по исследу 5кристаллографической ориентации ис- емой поверхности, визуализируя ве:следуемой поверхности в процессе личину спектрального максимума приизмерений, выполняют измерения каждом положении пучка, и по наблюдафпри различньМ углах падения электрон- емой картине устанавливают кристаплоного пучка на контролируемую поверх О графическую ориентацию поверхностиность, выявляют на спектральной зави- образца и корректируют результаты симости максимум, величина которого измерений электронной структуры по- обнаруживает изменение в зависимости верхности.1436037 И ФЕ Редактор А.Шанд оставитель Е.Сидохинехред М.Дидьк Корректор М асильеваььаыы а ьвввв е одпи свое д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,каз 5641/44 Тираж 847 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р