LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Пошарова вторинно-електронна спектроскопія монокристалічних сплавів

Постановка задач і визначення напрямів досліджень здійснювалися науковим керівником дисертаційної роботи.

Апробація результатів роботи. Основні результати дисертаційної роботи докладалися і обговорювалися на VIII International conference on physics and technology of thin films (Ivano-Frankivsk, Ukraine, 2001); Специальная металлургия: вчера, сегодня, завтра, Международная научно-техническая конференция (Киев, 2002); Interface in advanced materials (Chernogolovka, Russia, 2003); Взаимодействие ионов с поверхностью, XVI Международная конференция (Звенигород, Россия, 2003); Международная конференция, Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике" (Киев, 2003); Диффузия и фазовые превращения в сплавах, Конференция „СОКИРНЕ-04" (Черкассы, 2004); Теория неидеальных кристаллов, Научная конференция (Киев, 2004), 21-th International Conference on Atomic Collisions in Solids- ICACS21 (Genova, Italy, 2004); XVI Международная конференция по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению (Алушта, 2004); Нанорозмірні системи: електронна, атомна будова і властивості НАНСИС-2004 (Київ, 2004).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 8 статей в профільних наукових журналах.

Структура і об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел (162 джерел). Дисертація викладена на 113 сторінках, вона містить 55 малюнків і 2 таблиці.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Увступі викладено актуальність обраної теми, сформульовано мету та задачі дослідження, дано характеристику наукової новизни та практичного значення одержаних результатів.

У першому розділі проведено огляд літературних даних за темою дисертації. Розглянуто сучасні методи руйнівного і неруйнівного пошарового аналізу, які найбільш широко використовуються для аналізу поверхні металевих матеріалів. Головна увага приділяється пошаровій роздільчій здатності по глибині при визначенні складу поверхні, а також недолікам і перевагам вказаних методів.

На підставі проведеного аналізу літературних даних за вибраною темою сформульовано наведені у вступі мета і основні задачі роботи.

У другому розділі описаностворення комбінованого надвисоковакуумного електронного спектрометру для неруйнівної комплексної діагностики пошарового розподілу широкого ряду фізико-хімічних характеристик в поверхневих шарах і тонких плівках з моношаровим розділенням, його робочі характеристики, методика реєстрації і обробка спектрів та комплекс методів дослідження, які відтворені у спектрометрі. Такожописано спосіб приготування монокристалічного сплаву Pt80Co20 та підготовка його поверхні до експерименту.

У третьому розділі розглянуто особливості формування тонкої структури характеристичних втрат енергії електронів в спектрах вторинно-електронної емісії, яка виникає при опроміненні поверхні сплаву Pt80Co20(111) низькоенергетичними електронами 5

Найінтенсивніші характеристичні втрати, які спостерігалися в спектрах ВЕЕ - це піки об'ємних (22 еВ) і поверхневих (11 еВ) плазмонів. Аналіз даних спектрів показав, що при значеннях енергій первинних електронів 150 – 240 еВ інтенсивність поверхневого плазмона виявляється більшою, ніж для об'ємного. Із збільшенням Е0 інтенсивність об'ємного плазмона зростає, а поверхневого зменьшується, і при енергіях Е0 > 550 еВ поверхневий плазмон практично не виявляється. На рис. 1 показана залежність відношення інтенсивностей об'ємного і поверхневого плазмонів від Е0, з якого видно, що інтервал енергії Е0 до 450 еВ зачіпає тільки поверхневу область.

Подальше збільшення енергії первинних електронів призводить до того, що внесок поверхневого ефекту в загальний спектр є несуттєвим. Був проведений дисперсійний аналіз енергій плазмонів. Виявилось, що в області малих значень хвильового вектора одержана залежність майже лінійна, причому знак її нахилу відповідає випадку, коли електронна густина в поверхневому шарі деякої товщини нижча, ніж в об'ємі. По величині тангенса кута нахилу дисперсійних залежностей визначили, що середня електронна густина в поверхневому шарі приблизно на 5-7% нижча, ніж в об'ємі.

На крутому схилі пружного піку була виявлена характеристична втрата іншої природи. Виявилося, що дана втрата в середньому складає ΔЕ1 ≈ 1,9 еВ. Найвиразніше вона спостерігається в спектрах, одержаних при енергіях 150 – 250 еВ, тобто коли глибина виходу електронів, які зазнали втрату на її збудження, має мінімальне значення. Такий характер збудження дозволяє нам пов'язати дану втрату з електронними переходами у валентній зоні атомів самих верхніх шарів сплаву.

У спектрах характеристичних втрат також спостерігаються іонізаційні піки, які пов'язані із збудженням первинними електронами остовних рівнів досліджуваної речовини. первинні електрони, що зазнали іонізаційну втрату, характерну для даного i-ого елементу, утворюють в спектрах характерні піки. Довжина шляху, на якому електрон може непружно розсіятися, принаймні, удвічі більше товщини цього шару. Значить, характерна товщина приповерхневого шару, елементним складом якого визначається вид іонізаційного спектру, вдвічі менше середньої довжини вільного пробігу електрона в порівнянні з оже-електронами. На цій підставі було запропоновано методику неруйнівного аналізу складу поверхні з моношаровим розділенням.

Розглянемо приповерхневу область сплаву, яка складається з N плоско-паралельних атомних шарів, віддалених один від одного на відстані d. В рамках такої шарової структури будемо нехтувати впливом ефектів поверхневої реконструкції і релаксації. Вважаємо, що кожний з цих атомних шарів дає свій вклад у формування сумарної інтенсивності іонізаційних ліній (ІЛ) для атомів сорту β, який можна розрахувати за допомогою експоненціальної моделі затухання потоку електронів з глибиною z = (i – 1)•d (i = 1, 2, ..., N) від поверхні, тобто:

, (1)

де Θmin = 70, а Θmax = 700 – відповідно мінімальне і максимальне значення полярних кутів сітки стандартного квазісферичного енергоаналізатора, Cβ(i) – концентрація атомів сорту β в шарі з номером i, Λβ(Ε0j) – ефективна довжина вільного пробігу електронів у зразку відносно непружних зіткнень:

, (2)

де j = 1, 2, ..., m. Зміна Ε0j дозволяє отримувати інтегральне значення концентрації компонентів відповідної товщини. Тоді задача про відновлення концентраційного профілю по глибині зводитися до розв'язання систем лінійних рівнянь виду:

, (3)

де , Сβ – об'ємна концентрація атомів сорту β, , а Qij – коефіцієнти вагових вкладів і – шару при значенні енергії первинного пучка Е0j.

Для того, щоб не враховувати в розрахунках інструментальний фактор К, вплив перерізу іонізації σ та матричні ефекти, які викликані відмінністю атомних радіусів Pt і Co (rPt/rCo = 1,104), було запропоновано вимірювати відношення інтенсивностей ІЛ елементів досліджуваного сплаву, які були заздалегідь нормовані на еталонні:

, (4)

де . Тоді коефіцієнти вагових вкладів i–шару при значенні енергії первинного пучка E0j (j = 1,2..., M) записуються як

, (5)

, (6)

, (7)

де – R(E0j) дається співвідношенням (4).

На