Введение к работе
Актуальность темы. Интерес к исследованию пленочных систен не
ослабевает уже на протяжении многих лет. Он вызван тем, что тонкие пленки находят широкое применение в различных отраслях техники, таких как микроэлектроника, эмиссионная электроника, гетерогенний
II *(*1«1 »;іщ^Н; opcjMtiriii jiOctU'lbHo liO ii}JuO HlJ ИЛуЧНММ ЦИНИКИ
щелочных и щелочноземельных металлов, имеющих наиболее простую конфигурацию электронных оболочек. Однако, для детального анализа процессов, происходящих на поверхности твердого тела, для развития теории адсорбция необходимо расширение класса исследуемых адсор-батов. Поэтому внимание исследователей было обращено к адсорбционным системам на основе редкоземельных металлов (РЗМ). РЗН адсор-баты, для которых с ростом атомного номера Z происходит заполнение внутреннего 4^-уровня, представляют уникальную возможность для исследования взаимосвязи между электронной структурой адсорбируемых атомов и свойствами адсорбционных систем. Кроме того, системы к соединения с участием РЗН все чаще находят применение на практике, а для этого необходимо знание количественных характеристик индивидуальных РЗМ и понимание сущности происходящих процессов. Возможность получать надежную информацию такого рода появилась в течение последних нескольких лет после получения редкоземельных металлов высокой чистоты.
Основная цель работы. На сегодняшний день в условиях сверхвысокого яакуукг ксс.тсдспзни лязь ;токоторы5 адсистакы с участием РЗМ, при этом свойства кристаллических РЗМ изучены в малой степени, Б частности, нет данных о работе выхода граней монокристаллов РЗН. В связи с этим целью работы было исследование адсорбции ТЬ, Dy, Er на грани (110) монокристалла молибдена. Молибден - один из немногих материалов, с которым РЗИ не образуют химических соединений, сплавов и твердых растворов. Вместе с тем, грань (НО) ОЦК. кристалла молибдена - гладкая плотноупакованная грань, которая практически не подвержена реконструкции. Все это позволяет более определенно выделить влияние электронной структуры адсорбата, а также температуры формирования адсорбированных слоев на взаимодействие между адатомамн и на, свойства пленок субмонослойной толщины. Кроме того, изучение адсорбции Tb, Dy, Er позволяет дополнить ряд
исследованных адсорбционных систем РЗК - №(110) 11-5) и, возможно, обнаружить взаимосвязь между электронной структурой РЗК и их адсорбционными характеристиками. Поскольку информация, получаемая любов кз существующих методик носит односторонний характер, исследования проводили в экспериментальной установке, оснащенной комплексом методик, в идентичных экспериментальных условиях.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
1. Впервые методами КРЦ. ЭОС, ДНЭ, кварцевых микровесов
исследована адсорбция атомов ТЬ, Dy, Бг на граня (110) Мо.
Измерены концентрационные зависимости работы выхода (р(п) на грани
(110) молибдена при комнатной и повышенной (-800 К) температурах
подложки. Определены дипольные моменты атомов ТЬ, Dy, Ег в пределе
нулевого покрытия р. при Т-300 К и Т-800 К.
-
обнаружены необратимые изменения работы выхода пленок ТЬ, Dy, Br при повышении температуры формирования адсловв, обусловленные внутриадатонныни электронными переходами, стимулированными температурой.
-
определены значения энергии связи В атомов ТЬ и Dy с поверхностью грани (110) молибдена. Измерены концентрационные зависимости энергии связи Е(п) атомов ТЬ и Dy на грани (110) монокристалла молибдена.
-
Определена последовательность структур пленок Tb, Dy, Ег, образующихся в процессе формирования пленки адсорбата при Т-300 К и Т-800 к. Обнаружено, что монослойнону покрытию при всех температурах отвечает ГПУ структура, которая соответствует грани (0001) монокристалла Tb, Dy, Ег.
-
Определены кёханязкы роста пленок ТЬ, Dy, Ег при комнатной и повышенной температурах подложки. Обнаружено, что при Т-300 К для всех исследованных адсорбатов по крайней мере в пределах двух монослоев реализуется послойный механизм роста. Повышение температуры подложки приводит к изменению неханизна роста.- при Т-800 К рост пленок происходит по механизму Странского-Крастанова.
6. Обнаружены искажения формы вольт-амперных характеристик
пленок Dy и Ег субмонослойной толщины, связанные с особенностями
формирования пленок при комнатной температуре подложки.
7. Обнаружена высокая терническая устойчивость исследованных
пленок РЗК на грани (ИО)Мо: тербия - вплоть до 1400 К, а диспро
зия и эрбия - вплоть до 1300 К.
Защищаемые положения,
1 В условиях сверхвысокого вакуума (1x10 ми pi. ст. ) при
двух температурах подложки измерены концентрационные эапксхности
равоты выхода высокочистых Tb, Dy, Ег на грани (НО) молибдена, а
также значения работы выхода монослойных пленок этих элементов,
определены начальные дипольные моменты *>» <--*:- ^нчих «»«-— TL,
«;. "пр»яелеии значения энергии связи В атомов ТЬ и Dy с поверхностью грани (НО) молибдена. Измерены концентрационные зависимости энергии связи В(п) атомов ТЬ и Dy на грани (НО) монокристалла молибдена.
-
Повышение температуры формирования адслоев приводит к необратимым изменениям работы выхода адсорбированных пленок я начального дипольного момента адатоков Tb, Dy, Br, что обусловлено внут-ряадатокнымя электронными переходами, стимулированными температурой
-
Повышение температуры приводит к изменению механизма роста пленок тербия и диспрозия: послойный механизм меняется на механизм Странского-Крастанова, когда на фоне одного или двух монослоев растут трехмерные кристаллиты.
-
Атомы РЗМ Ik-роме Sm. Eu, Yb), независимо от электронной структуры в свободном состоянии, адсорбированные на грани (НО) молибдена, находятся в одинаковом зарядовом состоянии.
Практическая ценность и достоверность результатов.
В работе получены новые систематические сведения о характере изменения адсорбционно-эмиссионных свойств нонослойных пленок редкоземельных металлов в широком интервале температур формирования пленки. Проведен аналіз адсорбционных характеристик пленок РЗИ в зависимости от атокного номера я конфигурации электронных оболочек РЭМ. Результаты могут быть использованы в таких областях науки и техники, как катализ, твердотельная микроэлектроника, эмиссионная электроника, вакуумная техника, прямое преобразование тепловой энергии в электрическую, высокотемпературная сверхпроводимость и других, где необходимы детальные сведения о микроскопической природе адсорбционных процессов я поведении пленочных систем. Оки также могут якеть важное значение для дальнейшего
развитии представлений о физико-химических явлениях на поверхности переходных металлов.
Достоверность результатов определяется применением надежных, хорошо себя зарекомендовавших современных методов исследования. Результаты получены в условиях сверхвысокого вакууна с использованием в качестве источников адсорбатов высокочистых веществ (чистота 99,96-99,99X1. Результаты Измерений многократко воспроизводились
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции "Диагностика поверхности" (Каунас, 1986 г.), на XX (Киев, 1987 г.) и XXI (Ленинград,
1990 г.). Всесоюзных конференциях по эмиссионной электронике. Ев
ропейской конференции по физике поверхности (ECOSS-11) (Саламанка,
1991 г. ), научных семинарах кафедры электроники твердого тела.
Публикации. Основные результаты выполненных исследований
опубликованы в восьми печатных работах.
Структура и обьен диссертации, диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит ill страниц машинописного текста, 39 рисунков и 4 таблицы. Библиография состоит из 174 наименований.
Похожие диссертации на Адсорбция атомов тербия, диспрозия и эрбия на грани (110) монокристалла молибдена
