Введение к работе
Актуальность темы диссертации. При взаимодействии низкоэиергетичпых атомных частиц с зверхностью широкозонных твердых тел возможны неравновесные язления, связанные с злек-юнным возбуждением твердого тела за счет энергия гетерогенньк экзотермических реакций ре-эмбинащщ и адсорбцші атомных частиц. Таковыми являются гетерогенная хемгшоминесценция ГХЛ) и хемоэмиссия (ХЭ) электронов и ионов. В настоящее время считается, что основным кашам аккоммодации энергии взаимодействия кизкозйергетичкых атомных частиц является фонон-.ый канал. Однако некоторые экспериментальные результаты по фотсстимулированной эпитакеки юлупроводниковьгх пленок, опыты по действию лазерного излучения на гетерогенные системы, а акже обнаруженное ранее з пашен лаборатории явление высокоэффективной электронной гете-:огенной аккоммодации (ЗЭГА) свидетельствует о том, что в некоторых случаях (для твердых :ел, находящихся в метастабильном состояния) электронный канал аккоммодации энергии гетеро--енных реакций можег определять скорость поверхностной реакют.
Актуальность темы диссертации определяется тем, что исследование процессов электронной цжоммодашти энергии гетерогенных химических реакций необходимо для дальнейшего развития представлений о механизмах явлений электронного возбуждения твердого тела в актах неупругих столкновений атомных чзхтїш с поверхностью. Неравновесные процессы взаимодействия низко-энергетичных атомных частіш с поверхностью и знергообмея в элементарных актах взаимодействия газ - твердое тело определяют поведение каталитических структур, полупроводниковых приборов опто- и микроэлектроники, защитных покрытий спускаемых космических аппаратов. Поэтому изучение процессов аккотагодашга энергии взаимодействия атомных частиц с твердым телом весьма актуально и с практической точки зрения. Изучаемые явления при максимально поверхностном способе возбуждения могут быть высокочувствительным, высоконнформативпым и практически безынерционным инструментом исследования твердого тела, активной газовой среды и элементарных актов энергообмена в системах газ - поверхность. Целью работы являлось:
-
детальное и всестороннее изучение процессов высокоэффективной электронной аккоммодации энергии гетерогенных химических реакций, приводящих к электронному возбуждению твердого тела, я построение на их основе уточненных механизмов взаимодействия нейтральных атомных частиц с твердым телом;
-
разработка новых научных и практических приложений изучаемого явления.
Научная новизна работы обусловлена тем. что исследуется новое явление - высокоэффективная электронная гетерогенная аккоммодашгя энергии химических реакций на поверхности твердых тел, а также тем, что для экспериментов по изучению процессов электронной аккоммодации
использованы современные нестационарные методики измерений, позволившие впервые получит ряд важных результатов по исследованию явления ВЭГА дш различных систем газ - поверхності
Обнаружено увеличение на 3-5 порядков величины эффективного сечения аккоммодацн энергии колебательно-возбужденной связи на поверхности по электронному каналу при дерево; твердого тела в электронно-возбужденное состояние.
Разработан стадийный механизм хемилюминесцешии широкозонных твердых тел, наход.: шихся в метсстабилыкж состоянии, проведено компьютерное моделирование процессов возбу» дення ГХЛ.
Разработан метод спектроскопия электронных состояний с помощью явления ВЭГА. позве лякмгщй определять энергетическое положение ловушек в люминесшгрующих твердых телах.
Определены механизмы реакции рекомбинации атомов кислорода, приводящей к возбужде нию чемязпомииесцеяции крясталлофосфоров ZneSiOi-Mn. ZnS,CdS-Ag.
Практическая ценность работы. Разработан принципиально новый метод определения глуби ны электронных состояний в твердых телах, позволяющий определять глубину электронных со стояний собственно на поверхности твердою тела.
Определены константы взаимодействия газ - твердое тело, а также разработаны эксперимел тальные методы определения диффузионной длины неравновесных носителей заряда в твердо.-, теле и поверхностной коялеятращш центров свечения.
На зашиту выносится:
комплекс экспериментальных данных о закономерностях влияния облучения шкрокозонкьр твердых тел УФ светом из области собственного поглощения на характеристики ГХЛ;
модели механизмов электронной аккоммодаши энергии гетерогенных реакций на поверхності: широкозонных крясталлофосфороп:
результаты численного моделирования на ЭВМ предложенных кинетических моделей электронного возбуждения твердых тел;
разработанные на основе изучаемого явления ВЭГА новые экспериментальные методики, положенные а основу способа определения энергетической глубины электронных ловушек в .ТІОМН-несшгрукшшх твердых телах (ZnS; ZnS.CdSl;
механизмы гетерогенных реакций рекомбинация атомарного водорода и кислорода, приводящих к возбуждению ГХЛ кристаялофосфоров ZaS.CcS: ZniSiCrMn.
Апробация результатов диссертационной работы.
Основные положения и результаты работы докладывались на Украинско-Американской школе по физике я химии поверхности (Киев. 1994 г.); международной школе-конференции молоды-; ученых да физике твердого тела (Ужгород, 1995 г.); 1-ом Западно-Украинском симпозиуме по вопросам адсорбции и хроматографии (Львов, 1997 г.); XII международном симпозиуме по экзо-
эмиссии (Польша, 1997г.): ХШ, XIV конференциях "Взаимодействие ионов с поверхностью" (Москва. 1997, 1999 гг.); 11 международной школе-конференции по физике полупроводников (Чер-новаы, 1997 г.); конференции "Оптика полупроводников" (Ульяновск, 1998 г.); международной конференции "Диагностика поверхности ионными пучками" (Ужгород, 1998 г.); Ш. IV. V. VII региональных научно - практических конференциях (Мариуполь. 1995-2000 гг.).
Публикации, По теме диссертации опубликовано 19 работ. Из них 8 статей, 11 публикаций в материалах конференций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и списка литературы. Ее объём 175 страниц, включая 133 страницы машинописного текста, 41 рисунок н библиографию из 201 наименования.