Введение к работе
Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью развития новых методов в физике тпсрдого тела, основанных на использовании пучков поляризованпьг: по спину электронов.
Интерес к исследованиям взаимодействия электронов с твердым телом определяется гем, что результаты подобных работ позволяют получат! сведения о физических процессах, протекающих в его приповерхностной области. Такая информация необходима для решения многочисленных фундаментальных задач физики твердого тела и электронной техники и важных вопросов, лежащих в основе современного аналитического приборостроения и разнообразных технологических процессов. Широкое применение различных Методов спектроскопии, которые позволяют получать информацию об электронной структуре твердых тел, о физико-химических свойствах поверхности на атомном уровне, требует развития физических представлений о механизмах взаимодействия электронов с твердым телом. Исследованиями последних лет установлено, что учет спинового состояния ггзн взаимодействии электронов с твердым телом может дать дополнительн to информацию о механизмах рассеяния, характеристиках потенциально о барьера на границе твердое тело-вакуум, физико-химических свойствах поверхности.
Целью работы является анализ процессов взаимодействия поляризованных электронов низких энергий с поверхностью твердых тел, а также разработка метода исследования сшш-расщепленных свободных электронных состояний, основанного на спектроскопии поляризованных электронов (СПЭ). В связи с этим, в данной работе необходимо было решить следующие задачи:
1. Исследовать процессы рассеяния поляризованных электронов на
поверхности металлов и полупроводников при низких энергиях первичного
пучка н различных углах падения.
2. Выяснить природу особенностей на экспериментальных спектрах асимметрии
рассеяния и их связь с поверхностными или объемными электронными
состояниями.
3. Методом СПЭ исследовать дисперсию поверхностных состояний,
обусловленных потенциальным барьером на границе твердое тело-вакуум.
4. Разработать модель, описывающую спиновую зависимость процессов рассеяния поляризованных электронов при взаимодействии их с поверхностью твердого тела, обусловленную спиновым расщеплением плотности свободных электронных состояний ниже уровня вакуума.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые: - экспериментально получены спектры асимметрии рассеяния ноляртппанмых электронов низких энергии на поверхности сульфида свинца ГЬЗ (100).
І Іоказано, чго особенности в спектрах при опері ни первичного пучка Нр м 2 эВ обусловлены наличием спинового расщепления плотности свободных состояний hiu.j уровни вакуума. На основании этих данных предложена качественная модель еппи-завщпмого рассеяния нпзкоэпергетнчных ало.тронов при наличии аит-рисщаштиих уровней и незаполненной зоне.
методом С113 обнаружены поверхностные состояния PbS, обусловленные потенциальным барьером на іралице кристалл-вакуум. Показано, что особенности экснеримешальньк спектров при I:,, » 3.5 з13 обусловлены захватом электронов в такие состояния перед порогом появлення ( 1 0) и ( 1 0) дифракционных рефлексов.
'Исследована дисперсия поверхностных состоянии вбшіш порога ( 0 1) дпфракппонноїо рефлекса для поверхносш W (100) и диапазоне малых углов падения 0 = 0+20.
Практическое значение раГнны.
1. Результаты исследования незаполненных электронных состояний имеют
важное значение для получении полной картины энергетических зон
кристаллических твердых гел. Использование поляризованных электронов
позволяет получать качественно новую информацию, в частности, о спиновом
расщеплении уровнен незаполненной зоны ниже уровня вакуума.
2. Данные по исследованию дисперсии поверхностных электронных состояний,
обусловленных потенциальным барьером, могут быть использованы для
количественного расчета высоты, формы н протяженности потенциального
барьера на границе пщ дое і ело-вакуум.
: пониженно, выносимые па защиту.
1. 'Зксиерпмепіальпьііі метод исследования спин-расщепленных незаполненных
электронных состояний твердых тел ниже уровня вакуума.
2. Методика расчета проекции энергетических зон кристалла, лежащих в
зеркальных плоскостях, на поверхностную обратную решетку вдоль
направлений симметрии поверхностной зоны Ерпшпоэна (1ПБ). Зависимость
энергии элекц энных сосгопий на поверхности PbS (.100) от величины кц -
компоненты волнового вектора электрона, параллельной поверхности
кристалла в зеркальной плоскости (010).
3. Резулыаш ' экспериментальною исследования взаимодейепшя
поляризованных элешронов низких знеріиіі с поверхностями W (100) и
PI)S(100).
4. Экспериментальные данные о дисперсии поверхноешых состояний,
обусловленных потенциальным барьером на границе кристалл-вакуум для W
(100) и 1ЬУ| 100) вблизи порогов появления дифракционных рефлексов.
5. Метшим 'Tuinwoii затіспмінпн процесса рассеяния, обусловленной спип-
ряпл піечіїмми споб< «іьімн состояниями твердот тела. Зиеріетическое
положение спинового расщепления плотности свободных состояний ниже уровня вакуума для кристалла I'bS. вызванное пшп-орбигалтным взаимодействием.
Апробация результатов работы.
Основные результаты днесері анионной работ;,! докладывались и обсуждались на 16 Межвузовской конференции молодых ученых "Химия и физика твердого тела" ( Ленинград, 1989), Всесоюзно» коифпіениин "Повсрхность-89'' (Черноголовка, 1939), VII Симпозиуме по вторичном электронной, фотоэлектронной эмиссии и спектроасопнн поверхности твердого тела (Ташкент, 1990), XXI Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Ленинград, 1990), XI Всесоюзной конференции по физике электронных н атомных столкновений (Чебоксары, 1991), 13 Европейской конференции по физике поверхности (Великобритания, Уорвик, 1993), I Российской конференции по физике полупроводников (П.Новгород, 1993).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и гпггка цитируемой литературы. Полный объем диссертации составляет 1.'.4 странинп, включая 38 рисушеов и список литературы из 72 нянменочяннй.
