Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js

Плазмонна спектроскопія поверхні монокристала W (100)

М. О. Васильєв1, Є. Г. Лень1,2, В. М. Колесник1, І. М. Макеєва1, В. І. Патока1, С. В. Смольник1

1Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
2Київський академічний університет НАН та МОН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 01.10.2019; остаточний варіант - 15.01.2020. Завантажити: PDF

Плазмонна спектроскопія застосована для дослідження електронних станів поблизу орієнтованої паралельно кристалографічній площині (100) поверхні монокристала W після різних видів її термохімічної та йонної обробок. Дослідження атомарно чистих граней металевих монокристалів у надвисокому вакуумі дозволило підвищити достовірність експериментальних даних і порівняти їх з існуючими теоретичними моделями, розробленими для ідеальних кристалів з вільною поверхнею. Визначено усереднені значення енергії поверхневих (Es) і об’ємних (Eb) плазмонів, їх відношення Eb/Es, концентрації електронів провідності, що відповідають цим плазмонам, відносну зміну міжплощинних відстаней, а також значення роботи виходу електронів з поверхні зразка W (100) у вихідному стані, а також після послідовних нагрівань в інтервалі температур 500–1600°C, експозицій в чистому атомарному кисні і бомбардування низькоенергетичними йонами Ar+. Дано пояснення суттєвої залежності експериментальних значень енергії збудження плазмонів від стану поверхні зразка і ступеня їх наближення в процесі його термохімічної та йонної обробок до значень, розрахованих згідно з класичною теорією колективних електронно-плазмових коливань в твердому тілі. Одержано важливі для практичного застосування в термоемісійних перетворювачах енергії мінімальне (4,07 еВ) і максимальне (4,37 еВ) значення роботи виходу електронів з поверхні W (100), що визначаються типами її обробки.

Ключові слова: поверхня монокристалу W(100), електрони провідності, характеристичні втрати енергії електронів, плазмони, робота виходу електронів.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v42/i04/0471.html

PACS: 68.49.Jk, 68.49.Sf, 71.45.Gm, 73.20.Mf, 79.20.Hx, 79.20.Uv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Б. П. Вараксин, А. С. Титков, В. И. Силантьев, Н. А. Шевченко, Поверхность, № 11: 125 (1991).
  2. Kamarul Aizat Abdul Khalid, Thye Jien Leong, and Khairudin Mohamed, IEEE Transactions on Electron Devices, 63, No. 6: 2231 (2016). Crossref
  3. Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник (Москва: Машиностроение:1967).
  4. А. Р. Шульман, С. А. Фридрихов, Вторично-эмиссионные методы исследования твердого тела (Москва: Наука: 1977).
  5. М. А. Васильев, Структура и динамика поверхности переходных металлов (Киев: Наукова думка: 1988).
  6. В. Т. Черепин, М. А. Васильев, Методы и приборы для анализа поверхности материалов. Справочник (Киев: Наукова думка:1982).
  7. H. Raether, Excitation of Plasmons and Interband Transition by Electrons (Berlin: Springer Verlag: 1980).
  8. Y. Wu, G. Li, and J. P. Camden, Chem. Rev., 118, No. 6: 2994 (2018). Crossref
  9. Е. А. Бакулин, М. М. Бредов, ФТТ, 12, № 3: 891 (1977).
  10. M. A. Vasil’ev and S. D. Gorodetsky, Vacuum, 37: 723 (1987). Crossref
  11. V. A. Tinkov, M. A. Vasylyev, and G. G. Galstyan, Vacuum, 85: 677 (2011). Crossref
  12. В. Е. Корсуков, А. С. Лукьяненок, В. Н. Светлов, Поверхность. Физика, химия, механика, № 11: 28 (1983).
  13. J. A. Becker, E. J. Becker, and R. G. Brandes, J. Appl. Phys., 32, No. 3: 411 (1961). Crossref
  14. И. Я. Дехтяр, В. Н. Колесник, В. И. Патока, В. И. Силантьев, ДАН УССР, Серия А, № 12: 1124 (1975).
  15. М. О. Васильєв, В. М. Колесник, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, В. В. Янчук, А. К. Орлов, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 7: 919 (2018). Crossref
  16. В. А. Тиньков, Успехи физики металлов, 7: 117 (2006). Crossref
  17. M. A. Vasylyev and V. A. Tinkov, Surf. Rev. Lett., 15: 635 (2008). Crossref
  18. D. Pines, Elementary Excitation in Solids (New York: Benjamin Press: 1963).
  19. J. L. Robins and J. B. Swan, Proc. Phys. Soc., 76: 857 (1960). Crossref
  20. Э. Ф. Чайковский, В. С. Редькин, В. В. Зашквара, В. Т. Сотников, ФТТ, 15, № 6: 1947 (1973).
  21. David Edwards Jr. and F. M. Propst, J. Chem. Phys., 55, No. 11: 5175 (1971). Crossref
  22. В. В. Кораблев, ФТТ, 12, № 6: 1638 (1970).
  23. Y. N. Petrov, J. Electron Spectrosc. Rel. Phenom., 160: 35 (2007). Crossref
  24. I. Ya. Dekhtyar, V. I. Silantev, S. G. Sakharova, R. G. Fedchenko, V. I. Patoka, and V. N. Kolesnik, phys. status sol. (b), 74: 471 (1976). Crossref