Плазмонная спектроскопия поверхности монокристалла W (100)
М. А. Васильев1, Е. Г. Лень1,2, В. Н. Колесник1, И. Н. Макеева1, В. И. Патока1, С. В. Смольник1
1Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
2Киевский академический университет НАН и МОН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
Получена: 01.10.2019; окончательный вариант - 15.01.2020. Скачать: PDF
Плазмонная спектроскопия применена для исследования электронных состояний вблизи ориентированной параллельно кристаллографической плоскости (100) поверхности монокристалла W после различных видов её термохимической и ионной обработок. Исследование атомарно чистых граней металлических монокристаллов в сверхвысоком вакууме позволило повысить достоверность экспериментальных данных и сравнить их с существующими теоретическими моделями, разработанными для идеальных кристаллов со свободной поверхностью. Определены усреднённые значения энергии поверхностных (Es) и объёмных (Eb) плазмонов, их отношение Eb/Es, соответствующие этим плазмонам концентрации электронов проводимости, относительное изменение межплоскостных расстояний, а также значения работы выхода электронов с поверхности образца W (100) в исходном состоянии, а также после последовательных нагреваний в интервале температур 500–1600°C, экспозиций в чистом атомарном кислороде и бомбардировки низкоэнергетическими ионами Ar+. Дано объяснение существенной зависимости экспериментальных значений энергии возбуждения плазмонов от состояния поверхности образца и степени их приближения в процессе его термохимической и ионной обработок к значениям, рассчитанным согласно классической теории коллективных электронно-плазменных колебаний в твёрдом теле. Получены важные для практического применения в термоэмиссионных преобразователях энергии минимальное (4,07 эВ) и максимальное (4,37 эВ) значения работы выхода электронов с поверхности W (100), определяемые типами её обработки.
Ключевые слова: поверхность монокристалла W (100), электроны проводимости, характеристические потери энергии электронов, плазмоны, работа выхода электронов.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i04/0471.html
PACS: 68.49.Jk, 68.49.Sf, 71.45.Gm, 73.20.Mf, 79.20.Hx, 79.20.Uv