SU1485086A1 - Method of analysing excitation parameters of solid body surface - Google Patents

Method of analysing excitation parameters of solid body surface Download PDF

Info

Publication number
SU1485086A1
SU1485086A1 SU864133360A SU4133360A SU1485086A1 SU 1485086 A1 SU1485086 A1 SU 1485086A1 SU 864133360 A SU864133360 A SU 864133360A SU 4133360 A SU4133360 A SU 4133360A SU 1485086 A1 SU1485086 A1 SU 1485086A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
adsorbate
sample
excitation
energy
isotopes
Prior art date
Application number
SU864133360A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Vladimir N Ageev
Olga P Burmistrova
Mikhail N Tkachuk
Boris V Yakshinskij
Original Assignee
Fiz Tekh Inst Ioffe
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fiz Tekh Inst Ioffe filed Critical Fiz Tekh Inst Ioffe
Priority to SU864133360A priority Critical patent/SU1485086A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1485086A1 publication Critical patent/SU1485086A1/en

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

Изобретение относится к области физических методов исследования характеристик поверхности твердогоThe invention relates to the field of physical methods for studying the characteristics of the surface of a solid

Изобретение относится к физическим методам исследования характеристик поверхности твердого тела.The invention relates to physical methods for studying the characteristics of a solid surface.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения сечения возбуждения электронно-стимулированной десорбции ионов поверхности твердых тел.The purpose of the invention is to provide the possibility of determining the cross section for the excitation of electron-stimulated desorption of ions on the surface of solids.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

На поверхность исследуемого образца предварительно в вакууме £10 торр наносят субмонослойную пленку адсорбата, содержащего не менее двух изотопов. Затем образец облучают электронами с энергией, не меньшей пороговой энергии возбуждения электронностимулированной десорбции ионов; измеряют ток вторичных частиц, образо2A submonolayer film of adsorbate containing at least two isotopes is applied on the surface of the sample under investigation in a vacuum of 10 10 Torr. Then the sample is irradiated with electrons with an energy not lower than the threshold excitation energy of electron-stimulated desorption of ions; measure the current of secondary particles, obra2

тела. Цель изобретения - обеспече- ние возможности определения сечения возбуждения электронно-стимулированной десорбции ионов с поверхности твердых тел. Для этого на исследуемый образец наносят субмонослойную пленку адсорбата, содержащего не менее двух изотопов, облучают образец электронами, измеряют работу выхода,* по которой определяют концентрацию адсорбата на поверхности образца,определяют относительное содержание изотопов адсорбата в пленке, измеряют токи десорбирующихся ионов каждого изотопа адсорбата и по полученным данным определяют сечение возбуждения электронно —стимулированной десорбции. 2 з.п. ф-лы.''body. The purpose of the invention - Collateral - determination of possible cross sections of excitation of electron-stimulated desorption of ions from solid surfaces. To do this, a submonolayer film of adsorbate containing at least two isotopes is applied to the sample under test, the sample is irradiated with electrons, the work function is measured, * which determines the concentration of adsorbate on the sample surface, the relative content of adsorbate isotopes in the film is measured, the currents of desorbed ions of each adsorbate isotope are measured and According to the data obtained, the excitation cross section of electron-stimulated desorption is determined. 2 hp f-ly. ''

вавшихся в процессе возбуждения, измеряют одним из известных методов работу выхода поверхности с нанесенной пленкой, определяют по ее величине концентрацию Мо адсорбата на поверхности образца, измеряют относительное содержание К двух изотопов адсорбата в субмонослойной пленке, измеряют токи и ϊ десорбирующихся ионов каждого изотопа адсорбата и по измеренным величинам определяют сечение процесса возбуждения электронно-стимулированной десорбции ионов с поверхности образца.measured by one of the known methods of the work of the surface output with the applied film, determines the concentration M o of the adsorbate on the sample surface, measures the relative content of K two adsorbate isotopes in a submonolayer film, measures the currents and ϊ desorbing ions of each adsorbate isotope and the measured values determine the cross-section of the process of excitation of electron-stimulated desorption of ions from the sample surface.

В зависимости от природы адсорбата могут быть два случая.Depending on the nature of the adsorbate, there may be two cases.

Когда адсорбат образует с поверхностью образца связь преимущественно ионного типа, энергию первичныхWhen an adsorbate forms a predominantly ionic bond with the sample surface, the energy of the primary

»_5Ц. п„ 1485086 А1"_5Ц. n "1485086 A1

33

14850861485086

4four

электронов выбирают не меньшей пороговой энергии оже-ионизации атомов поверхности образца.electrons choose no less than the threshold energy of Auger ionization of atoms of the sample surface.

Когда адсорбат образует с поверхностью образца связь преимущественно ковалентного типа, энергию первичных электронов выбирают не меньшей пороговой энергии возбуждения или ионизации валентных электронов комплекса из ад-^д сорбированной частицы и связанных с ней атомов поверхности образца.When an adsorbate forms a bond of a predominantly covalent type with the sample surface, the energy of the primary electrons is chosen to be no less than the threshold energy of excitation or ionization of the valence electrons of the complex from the adsorbed particle and the atoms of the sample surface associated with it.

На основе описанной совокупности операций можно определить сечение 0 возбуждения электронно-стимулированной десорбции. Для этого используется следующее аналитическое выражение:Based on the described set of operations, it is possible to determine the excitation cross section 0 of electron-stimulated desorption. To do this, use the following analytical expression:

1515

+ . ++. +

Ω =з-м, /чΩ = sm, / h

2020

· ΰ )·)

где = э[т7/пц / (4га^/тг - 1) ;where = e [t7 / pts / (4ga ^ / t g - 1);

массы изотопов адсорбата;mass of adsorbate isotopes;

концентрация изото- .5 па адсорбата с массой щ, ,the concentration of isotope .5 PA adsorbate with a mass of u,,

ток первичных электронов;primary electron current;

относительный выход ионов изотопов адсорбата.relative ion yield of adsorbate isotopes.

“е“E

30thirty

Все операции способа производят в вакууме ^10~'°торр.All operations of the method are carried out in vacuum ^ 10 ~ '° Torr.

Пример. Способ выполняют в высоковакуумной камере, где давление остаточных газов снижают до Р=2*10’и торр с помощью сорбционноорбитронного насоса. В качестве подложки используют текстурированную дд вольфрамовую ленту размерами 20x1х х0,01 мм3 с преимущественным выходом на поверхность грани (100)., окисленную путем экспозиции в кислороде .(6'10'4 торр с“1 ) до образования на 45 поверхности слоя окисла при Т=1300 К, свободного от примесей остаточных газов. Напуск кислорода осуществляют термическим разложением перекиси бария. После этого кислород откачивают и подготовленную поверхность охлаждают до температуры Т=300 К для нанесения адсорбата (лития т(= 6а,е., тпг= 7а,е.). Нанесение лития на подложку проводят из прямоканальных испарителей путем термического разложения хроматита лития.Example. The method is performed in a high-vacuum chamber, where the pressure of the residual gases is reduced to P = 2 * 10 ' and torr with the help of a sorption orbitron pump. The substrate used dd tungsten textured tape 20x1h h0,01 size 3 mm with preferential access to the surface of the face (100)., Oxidized by exposure to oxygen. (6'10 '4 torr with "1) to form on the surface of the oxide layer 45 at T = 1300 K, free from residual gas impurities. The oxygen inlet is performed by thermal decomposition of barium peroxide. Then oxygen was evacuated and the surface is cooled to a temperature T = 300 K for application of the adsorbate (lithium t (= 6a, e., M d = 7a, e.). Lithium deposited on the substrate is carried out filamentary evaporators by thermal decomposition hromatita lithium.

Количество нанесенного адсорбата контролируют по величине работы выхода системы, измеренной методом контактной разности потенциалов. Концентрацию адсорбата Νο = 5-К?** ат/см2 выбирают в области наиболее резкой концентрационной зависимости работы выхода. Относительное содержание изотопов К в пленке адсорбата К=1/20, его измеряют методом термодесорбционной спектрометрии. Источником электронов служит вольфрамовая нить диаметром 0,01 мм, размещенная параллельно поверхности образца на расстоянии 4 мм. Плотность электронного тока на образец 0,5·10’6А/см2, что исключает возможность термодесорбции с поверхности.The amount of adsorbate deposited is controlled by the magnitude of the work function of the system, measured by the method of contact potential difference. The concentration of the adsorbate Ν ο = 5-K? ** at / cm 2 is chosen in the region of the sharpest concentration dependence of the work function. The relative content of isotopes K in the adsorbate film K = 1/20, it is measured by the method of thermal desorption spectrometry. The source of electrons is a tungsten filament with a diameter of 0.01 mm, placed parallel to the sample surface at a distance of 4 mm. The electron current density on the sample is 0.5 · 10 ' 6 A / cm 2 , which excludes the possibility of thermal desorption from the surface.

Энергию электронов задают разностью потенциалов между нитью и образцом и выбирают равной Е=100 эВ, т.е. выше пороговой.Такой выбор энергии бомбардирующих электронов связан с тем, что вблизи порога ток десорбирующихся ионов мал и лежит на границе чувствительности регистрирующей аппаратуры. При больших энергиях Первичных электронов наблюдается резкое увеличение выхода ионов, а при энергии свыше 80 эВ зависимость ионного тока от энергии падающих электронов; выходит на насыщение. Поэтому выбор энергии первичных электронов в области 100 эВ снижает погрешность измерения величины ионного тока, устраняя влияние флуктуаций ускоряющегося напряжения.The electron energy is set by the potential difference between the filament and the sample and is chosen equal to E = 100 eV, i.e. above the threshold. Such a choice of the energy of the bombarding electrons is due to the fact that near the threshold the current of the desorbed ions is small and lies on the border of the sensitivity of the recording equipment. At high energies of primary electrons, a sharp increase in the yield of ions is observed, and at energies above 80 eV, the dependence of the ion current on the energy of the incident electrons; goes to saturation. Therefore, the choice of the energy of primary electrons in the region of 100 eV reduces the error in measuring the magnitude of the ion current, eliminating the effect of fluctuations in the accelerating voltage.

II

Увеличение ускоряющего напряжения свыше 150В нецелесообразно, так как может привести к термодесорбции \ ионов вследствие разогрева поверхности высокоэнергетическим электронным пучком. Ток десорбирующихся ионов лития проходит через статический магнитнй масс-спект.рометр (разрешающая способность 200), осуществляющий разделение 'потока десорбированных ионов лития по массам. Затем ионы поступают на канальный электронный умножитель (ВЭУ-б)с коэффициентом усиления 107 и далее на анализатор АИ-1024, работающий в режиме счета отдельных импульсов. Погрешность измерения соответствующих токов не превышает 5% при работе анализатора в режиме накопления сигнала. При указанных режимах экспериментально определенные токи следующие:An increase in the accelerating voltage above 150 V is impractical because it can lead to thermal desorption of ions due to the heating of the surface with a high-energy electron beam. The current of the desorbed lithium ions passes through a static magnetic mass spectrometer (resolution 200), which carries out the mass separation of the desorbed lithium ions by mass. Then the ions are fed to a channel electron multiplier (WES-b) with a gain of 10 7 and further to an AI-1024 analyzer operating in the counting mode of individual pulses. The measurement error of the corresponding currents does not exceed 5% when the analyzer is operating in the signal accumulation mode. Under these conditions, the experimentally determined currents are as follows:

Х,= (2,5+0,2). 1ТГ’4А,X, = (2.5 + 0.2). 1TG ' 4 A,

= (4,0+0,3) · 10ИЗА.= (4.0 + 0.3) · 10 FROM A.

5five

14850861485086

66

Относительный выход ионов изотопов лития (5=(1,2+0,1). Расчет сечения (см^) возбуждения электронностимулированной десорбции ионов по _The relative ion yield of lithium isotopes (5 = (1.2 + 0.1). Calculation of the cross section (cm ^) of the excitation of electron-stimulated desorption of ions by _

I ’ эI ’e

предлагаемой формуле дает величинуthe proposed formula gives the value

9*·= (5,7+0,7)- Ю"21. 9 * · = (5.7 + 0.7) - Yu " 21 .

Claims (3)

Формула изобретенияClaim 10ten 1. Способ определения параметров возбуждения поверхности твердого тела, заключающийся в облучении поверхности образца первичными электронами с энергией, не меньшей пороговой энер-15 гии возбуждения, измерении тока вторичных ионов и вычислении искомого параметра возбуждения с использованием аналитической зависимости, о тличающийся тем, что, с це- 20 лью обеспечения возможности определения сечения возбуждения электронностимулированной десорбции ионов с поверхности твердых тел, предварительно на поверхность образца нано- 25 сят субмонослойную пленку адсорбата, содержащего по меньшей мере*два изотопа, измеряют работу выхода, определяют по ее величине концентрацию Νβ адсорбата, измеряют относительное зо содержание К двух изотопов адсорба•та на поверхности образца, измеряют токи ίζ, и десорбирующихся ионов каждого изотопа адсорбата, причем все указанные операции выполняют в вакууме ^10~торр, по измеренным величинам определяют сечение С}*- возбуждения электронно-стимулированной десорбции по формуле1. A method for determining the excitation parameters of a solid surface, consisting in irradiating the surface of a sample with primary electrons with an energy not lower than the threshold excitation energy 15, measuring the current of secondary ions and calculating the desired excitation parameter using an analytical relationship that differs from The goal is to ensure that it is possible to determine the cross section for the excitation of electron-stimulated desorption of ions from the surface of solids; ynuyu film adsorbate comprising at least * two isotopes measured work function is determined by its largest concentration Ν β adsorbate is measured relative zo K content two adsorbate isotopes • that on the sample surface is measured currents ίζ, and desorbing ions of each isotope adsorbate moreover, all these operations are performed in a vacuum ^ 10 ~ <o Torr, the measured values of determine the section C} * - the excitation of electron-stimulated desorption by the formula где оС - -4га,7шг7 С->|га,/та’ -1) х ш,where oC - -4ga, 7sh g 7 C-> | ha, / t a '-1) x w, и - массы изотопов адсорбата,' Ν„=Ν^Κ/ (К+1) - концентрация изотопа сand - the mass of the adsorbate isotopes, 'Ν „= Ν ^ Κ / (К + 1) is the concentration of the isotope with массой ш<;mass w <; ίβ - ток первичных электронов (5.ί* /К»„- относительный выход ионовίβ is the current of primary electrons (5. / * / К "" - relative ion yield 1 изотопов адсорбата.' 1 adsorbate isotopes. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на поверхность образца наносят пленку адсорбата, образующего с поверхностью связь преимущественно ионного типа, и энергию первичных электронов выбирают не меньшей пороговой энергии оже-ионизации атомов поверхности,образца.2. The method according to claim 1, characterized in that an adsorbate film is applied to the surface of the sample, which forms a predominantly ionic bond with the surface, and the energy of the primary electrons is chosen to be no less than the threshold energy of Auger ionization of the surface atoms of the sample. 3. Способ поп.1, отличающийся тем, что на поверхность образца наносят пленку адсорбата,образующего с поверхностью связь преимущественно ковалентного типа, и энергию первичных электронов выбирают не меньшей пороговой энергии возбуждения или ионизации валентных электронов комплекса из адсорбированной частицы и связанных с ней атомов поверхности образца.3. Pop method 1, characterized in that an adsorbate film is applied to the surface of the sample, forming a predominantly covalent type bond with the surface, and the energy of the primary electrons is chosen not less than the threshold energy of excitation or ionization of the valence electrons of the complex of the adsorbed particle and the surface atoms associated with it sample.
SU864133360A 1986-10-14 1986-10-14 Method of analysing excitation parameters of solid body surface SU1485086A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864133360A SU1485086A1 (en) 1986-10-14 1986-10-14 Method of analysing excitation parameters of solid body surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864133360A SU1485086A1 (en) 1986-10-14 1986-10-14 Method of analysing excitation parameters of solid body surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1485086A1 true SU1485086A1 (en) 1989-06-07

Family

ID=21262401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864133360A SU1485086A1 (en) 1986-10-14 1986-10-14 Method of analysing excitation parameters of solid body surface

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1485086A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zandberg et al. Surface ionization
Combecher Measurement of W values of low-energy electrons in several gases
Oechsner et al. Sputtered neutral mass spectrometry (SNMS) as a tool for chemical surface analysis and depth profiling
Fox et al. Ionization in a mass spectrometer by monoenergetic electrons
Maul et al. Secondary ion emission from silicon and silicon oxide
Benninghoven New developments in the surface analysis of solids
Parks et al. Sputter-initiated resonance ionization spectroscopy
Browning et al. Fragmentation of molecular gases by 5-45 keV protons
Fox Negative ion formation in NO2 by electron attachment
Werner Investigation of solids by means of an ion-bombardment mass spectrometer
SU1485086A1 (en) Method of analysing excitation parameters of solid body surface
SU1485087A1 (en) Method for determining emission parameters of solid body surface
Srdoč et al. Generation and spectroscopy of ultrasoft X-rays by non-dispersive methods
Fraser et al. An X‐Ray Photoelectron Spectrometer Designed for Surface Research
Sawatzky et al. Method for Studying Sputtered Particles by Emission Spectroscopy
Kaufman et al. Molecular beam analyzer for identifying transient intermediates in gaseous reactions
Toyokawa et al. A static-sims study on preferential sputtering on copper-nickel alloy surface
Kovacs et al. Electronic excitation in metals through hyperthermal atoms
JP2007322411A (en) Energy level measurement and analysis methods
US5670378A (en) Method for trace oxygen detection
JP2001059826A (en) Analyzing method of minute region by secondary ion mass analyzing method
Davidson et al. Flux measurement of a hyperthermal atomic oxygen beam
Sugiura et al. Study of Negative Ion Formations by Electron Impact I. Negative Ions Produced from Acrylonitrile
Blais et al. A tandem mass spectrometer and energy analyzer for negative surface ionization studies-determination of electron affinities
Kishi et al. Negative surface ionization mass spectrometry for real-time monitoring of iodine molecules in process off-gas