Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Киселев В.Ф. -> "Основы физики поверхности твердого тела " -> 66

Основы физики поверхности твердого тела - Киселев В.Ф.

Киселев В.Ф., Козлов С.Н., Зотеев А.В. Основы физики поверхности твердого тела — М.: МГУ, 1999. — 284 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovifizikipoverhnostitverdogotela1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 128 >> Следующая

энергией связи с поверхностью. На однородной поверхности в изотермических
условиях скорость термодесорбции dN/dt подчиняется уравнению Аррениуса
Здесь Na концентрация адсорбированных молекул, vx - частотный фактор, х -
порядок реакции. Нагрев поверхности приводит к десорбции частиц со все
более и более высокой энергией активации Е,!, а десорбированные частицы
могут быть обнаружены в газовой фазе при помощи обычных масс-
спектрометров. Величину активационного барьера десорбции Еа можно найти
по наклону экспериментальной зависимости \n(dN/dt) =_Д1 /Т).
Чаще всего используется метод ТД при линейном нагреве образца, когда его
температуру изменяют по закону: T\t) = Го + (3 ¦ t (Р - скорость
линейного нагрева) и регистрируют при этом изменения парциального
давления в вакуумной камере - спектр ТД. В качестве примера на рис.4.17
приведены полученные таким методом спектры термодесорбции тяжелой воды
(D2O) и продуктов ее поверхностной диссоциации (Dj) для образцов рутила с
разной химической обработкой поверхности. Из рис.4.17 видно, что масс-
спектр сильно зависит от состава поверхностной фазы.
dN
(4.19)
Экспериментальные исследования структуры и свойств поверхности.
147
Ej, кДж/моль
Рис.4.17. Спектры термодесорбции молекул D20 (1,3) и D2 (2,4) с
дейтерированной (1,2) и фторированной (3,4) поверхностей рутила. ЕЛ-
энергия активации десорбции [16]
Из положений температурных максимумов Тт в спектрах ТД могут быть
рассчитаны величины ?,/, а по площади под ними - концентрации
соответствующих десорбирующихся частиц.
Используя зависимость Тт от начальной концентрации адсорбированных
молекул А'о, иногда можно оценить и порядок реакции х Следует, однако,
иметь в виду, что особенности и пики спектров ТД могут быть связаны с
множеством побочных причин. Наиболее существенными из них являются:
неоднородности теплового поля поверхности и энергетического распределения
частиц на ней.
Спектр усложняется при наличии взаимодействий между частицами в
адсорбционной фазе и их ассоциацией в молекулы в процессе десорбции.
Часто невозможно надежно отличить тяжелый атом от кластера легких той же
суммарной массы. В результате трудно определить даже относительное
содержание поверхностных компонент по интенсивности линий в масс-
спектрах. В этом отношении масс-спектроскопия уступает методам ЭОС и
РФЭС, в которых соотношение интенсивностей сигналов обычно точно
соответствует количеству элементов в поверхностной фазе. Поэтому для
большей определенности выводов одновременно с измерениями масс-спектров
ТД обычно проводится ИК и Оже-анализ поверхности. Все же при простейшем
рассмотрении появление в спектре ТД нескольких пиков можно объяснить
десорбцией с центров различных типов.
В методе масс-спектроскопии вторичных ионов (МСВИ) для анализа
поверхности самого кристалла она бомбардируется ионами Ar+, 02+, N2+ или
Cs+ с энергией порядка нескольких кэВ. Эти первичные ионы проникают на
несколько атомных слоев вглубь твердого тела, испытывая соударения с его
атомами и атомами примесей. Часть возбужденных атомов и ионов покидает
поверхность и детектируется масс-спектрометром. Выход вторичных ионов
зависит как от природы и энергии возбуждающего пучка, так и от состава
поверхности. Глубина выхода вторичных ионов колеблется обычно от 0,3 до 2
148
Глава 4
нм. В качестве примера на рис.4.18 приведен спектр выхода ионов Si+,
Si++, Si2+ , SiO+, Si20+ и т.д. при МСВИ с реальной поверхности кремния.
Помимо ионизации, пучок первичных ионов стимулирует весьма сложные
процессы возбуждения и релаксации энергии атомов мишени, сопровождающиеся
эмиссией оже-электронов, что дает дополнительную информацию о строении и
составе поверхностной фазы - ионная оже-спектроскопия (ИОС).
Теоретический анализ спектров И ОС намного сложнее, чем в случае
электронной оже-спектроскопии.
А, а.е.м.
Рис.4.18. Масс-спектр вторичных ионов (МСВИ) с реальной поверхности
кремния [ 17 J
В силу упомянутых выше трудностей количественного анализа и относительной
деструктивности методы десорбционной спектроскопии ограниченно применимы
для анализа поверхности. В результате воздействия ионной бомбардировки,
тепла, облучения фотонами или электронами поверхность теряет свои
первоначальные свойства. Однако именно в десорбционной спектроскопии
достигается рекордная чувствительность к примесям поверхностной и
адсорбционной фазы (до 10"6 монослоя). Она позволяет обнаруживать и
анализировать примеси на образцах, считающихся "чистыми" по стандартам
ЭОС и РФЭС. Подкупает также возможность локальных и кинетических
исследований.
Природа атомарно-чистых поверхностен твердого тела
149
Глава 5
Природа атомарно-чистых поверхностей твердого тела
5.1. Свойства поверхностной фазы
5.1.1. Генезис поверхности. Долгое время физика атомарночистых
поверхностей находилась в плену модельных представлений об однородной
поверхности. Открытие в исследованиях дифракции медленных электронов
поверхностных сверхрешеток со структурой, отличной от объема
Предыдущая << 1 .. 60 61 62 63 64 65 < 66 > 67 68 69 70 71 72 .. 128 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed