LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

developed method of the nondestructive layer-by-layer analysis from data of ionization spectroscopy allowed to study a mechanism and kinetics of layer thermo-stimulation surface segregation of the alloy Pt80Co20(111) in the (dis)ordered state and define the basic parameters of components diffusion of the alloy. It was shown that by spectroscopy of plasma oscillation (SPO) it is possible to define the boundary of section surface-bulk in the single crystal alloys, and also to conduct quantitative layer-by-layer dilatometric analysis of the near surface region, that is shown on the example of the alloy Pt80Co20(111). Electron energy loss spectroscopy has been employed for investigation of the effect of 600 eV Ar+-ion irradiation on the atomic structure and surface composition of alloy Pt80Co20(111). The Ar+-ion bombardment of the alloy was found to result in the preferential sputtering of Co and in the enrichment of the near-surface region by Pt atoms with formation of an altered layer and formation in a non-monotonic variation of the lattice interplanar distance with the topmost layer being in the state of compression.

Keywords: loss energy electrons spectroscopy, nondestructive layer-by-layer analysis, segregation, ordering.


АННОТАЦИЯ


Тиньков В.А. Послойная вторично-электронная спектроскопия монокристаллических сплавов. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата физико-математических наук за специальностью 01.04.18 – физика и химия поверхности. – Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, Киев, 2005.

Диссертация посвящена систематическому изучению физической природы тонкой спектральной структуры в области характеристических потерь энергии первичных электронов в интервале 5 – 1000 эВ, что отображает специфические поверхностные свойства монокристаллических сплавов. На этой основе разработаны неразрушающие методы низкоэнергетической электронной спектроскопии для послойного анализа физико-химических свойств наноразмерной поверхностной области монокристаллических сплавов. Разработанные методы, основанные на использовании зависимости средней длинны свободного пробега электронов в твердом теле относительно неупругих столкновений, позволяют анализировать с монослойным разрешением элементный состав, динамические характеристики (температура Дебая, среднеквадратичные смешения атомов, силовые постоянные кристаллической решетки, коэффициент теплового расширения) и статические дефекты атомной структуры в поверхностных слоях наноразмерной толщины.

Методом ионизационной спектроскопии проведено послойное восстановление профиля концентрации неупорядоченного сплава Pt80Co20 грани (100) и (111) показали, что состав поверхности имеет осциллирующий, затухающий в объеме профиль, что связано с возможным атомным упорядочением. Установлено, что для более рыхлой грани (100) осцилляции профиля распространяются до 7 слоя, а для (111) только до 5 слоя, при этом для обеих граней поверхность сплава состоит из чистой Pt. Разработанная методика неразрушающего послойного анализа по данным ионизационной спектроскопии позволила установить механизм и кинетику послойной термостимулированной поверхностной сегрегации компонентов сплава Pt80Co20(111) в неупорядоченном и упорядоченном состоянии и определить основные параметры диффузии компонентов сплава. Обнаружено, что термостимулированная сегрегация приводит, в основном, к выравниванию осцилляций профиля концентрации к объемному значению. Однако, при Т = 5500С было обнаружено характерное образование сендвич-подобной структуры в первых трех атомных слоях исследуемого сплава. Установлено, что перераспределение компонентов сплава в верхних слоях происходит по вакансионному механизму.

Методом Монте-Карло моделирования, используя модель постоянной энергии связи взаимодействия ближайших соседних атомов, исследовано поведение термостимулированной сегрегации для поверхности (111) сплава Pt80Co20. В целом, общие результаты моделирования поверхностного состава сплава Pt80Co20(111) показываю хорошее согласие с экспериментом.

Было показано, что с помощью спектроскопии плазменных колебаний можно установить границу раздела поверхность-объем в монокристаллических сплавах. Дисперсионный анализ энергий плазмонов показал, что средняя электронная плотность в приповерхностном слое сплава Pt80Co20(111) примерно на 5-7% ниже, чем в объеме. Предложен метод послойного восстановления коэффициента термического расширения в поверхностных слоях монокристаллических сплавах по спектрам возбуждения плазменных колебаний. Установлено, что при нагреве коэффициент термического расширения поверхностных слоев сплава Pt80Co20(111) примерно в 2,5 – 3,5 раза больше, чем в объеме кристалла, при этом формируется затухающий профиль распространяющийся до 3-4 атомного слоя.

Методом дифракции медленных электронов было обнаружено, что на поверхности сплава Pt80Co20(111), как и в его объеме существует фазовый переход порядок-беспорядок первого рода.

Исследовано влияние низькоенергетичного облучения ионами Аr+ с энергией 600 эВ на состав и структуру неупорядоченного сплава Pt80Co20(111). Результаты послойного восстановления профиля концентрации показали, что такое облучение приводит к преимущественному распылению Со и обогащению поверхности атомами Pt, при этом формируется концентрационный профиль с осцилляциями состава вплоть до 8 атомного слоя, отличающийся от профиля для необлученного сплава. С ростом дозы облучения происходит обеднение Со все более глубоких слоев. Формирование концентрационного профиля под поверхностью (измененного слоя) происходит под действием механизмов переноса и определяется, главным образом, процессами радиационно-стимулирующей сегрегации и радиационно-ускоренной диффузии. Установлено, что низкоэнергетическое облучение ионами Аr+ (600 эВ) сплава Pt80Co20(111) приводит к немонотонной релаксации межплоскостного расстояния вплоть до 10 атомного слоя, при этом в первых двух атомных слоях имеет место сжатие решетки.

Ключевые слова: спектроскопия характеристических потерь энергии электронов, неразрушающий послойный анализ, разрешающая способность, сегрегация, упорядочение.




































Підписано до друку 21.04.2005. Формат 60х84/16. Папір офс. № 1. Гарнітура таймс.

Друк різографічний. Ум. друк. арк. 1,0. Ум. фарбо-відб. 0,89. Обл.-вид. .

Тираж 100 прим. Зам. №18-05

Поліграфічна дільниця

Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України.

Україна, 03680, м. Київ-142, МСП, бульвар Вернадського, 36.