Плазмонная спектроскопия поверхности плёнок переходных металлов после низкоэнергетического ионного воздействия

М. А. Васильев$^{1}$, В. Н. Колесник$^{1}$, С. И. Сидоренко$^{2}$, С. М. Волошко$^{2}$, В. В. Янчук$^{2}$, А. К. Орлов$^{2}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина

Получена: 30.01.2018. Скачать: PDF

Впервые плазмонная спектроскопия применена для анализа поверхности наноразмерных плёнок переходных металлов. Исследовались моно- и многослойные системы, полученные электронно-лучевым методом осаждения в сверхвысоком вакууме 10$^{-7}$ Па. Образцы облучались ионами Аr$^{+}$ с плотностью тока 5 мкА/см$^2$ и энергией 600 эВ при дозах 2$\cdot10^{17}$ и 12$\cdot10^{17}$ ион/см$^2$ и выдерживались в атмосфере атомарно чистого кислорода в течение 24 часов. Рассчитаны усреднённые значения энергии поверхностных ($E_{\textrm{s}}$) и объёмных ($E_{\textrm{b}}$) плазмонов и их отношение $E_{\textrm{b}}/E_{\textrm{s}}$, концентрация электронов проводимости, участвующих в плазменных колебаниях, а также относительное изменение межплоскостных расстояний. Низкоэнергетическое ионное воздействие существенно улучшает физико-химическое состояние поверхности образцов, поскольку $E_{\textrm{s}}$ увеличивается с ростом $E_{\textrm{b}}$. Выдержка в кислороде после ионной бомбардировки нивелирует изменения концентрации электронов проводимости и уменьшает проявление эффекта поверхностной релаксации в $\cong$ 6 раз.

Ключевые слова: поверхность, плазмоны, наноразмерные плёнки, ионное облучение, переходные металлы, вторичная электронная эмиссия.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v40/i07/0919.html

PACS: 61.80.Jh, 68.49.Sf, 71.45.Gm, 73.20.Mf, 79.20.Hx, 79.20.Uv, 82.80.Pv


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. В. Т. Черепин, М. А. Васильев, Методы и приборы для анализа поверхности материалов: Справочник (Киев: Наукова думка: 1982).
  2. А. П. Шпак, М. А. Васильев, В. А. Тиньков, Металлофиз. новейшие технол., 26: 765 (2004).
  3. M. A. Vasylyev, S. P. Chenakin, and V. A. Tinkov, Vacuum, 78: 19 (2005). Crossref
  4. H. Raether, Excitation of Plasmons and Interband Transition by Electrons (Berlin: Springer Verlag: 1980).
  5. Y. Wu, G. Li, and J. P. Camden, Chem. Rev., 118: 2994 (2017). Crossref
  6. M. O. Vasylyev, S. I. Sidorenko, S. M. Voloshko, and T. Ishikawa, Успехи физики металлов, 17: 209 (2016). Crossref
  7. V. A. Tinkov, M. A. Vasylyev, and G. G. Galstyan, Vacuum, 85: 677 (2011). Crossref
  8. M. A. Vasil’ev and S. D. Gorodetsky, Vacuum, 37: 723 (1987). Crossref
  9. D. Pines, Elementary Excitation in Solids (New York: Benjamin Press: 1963).
  10. В. А. Тиньков, Успехи физики металлов, 7: 117 (2006). Crossref
  11. M. A. Vasylyev and V. A. Tinkov, Surf. Rev. Lett., 15: 635 (2008). Crossref
  12. В. Е. Корсуков, А. С. Лукьяненок, В. Н. Светлов, Поверхность. Физика, химия, механика, № 11: 28 (1983).
  13. C. Colliex, M. Kociak, and O. Stéphan, Ultramicroscopy, 162: A1 (2016). Crossref
  14. Yo. Fujiyoshi, T. Nemoto, and H. Kurata, Ultramicroscopy, 175: 116 (2017). Crossref