Μελέτη Λεπτών Υµενίων MgCl2 Πάνω Στην Αναδοµηµένη Επιφάνεια Si(111)7x7 Με Επιφανειακά Ευαίσθητες Τεχνικές

UNIVERSITY of PATRAS Μελέτη Λεπτών Υµενίων MgCl2 Πάνω Στην Αναδοµηµένη Επιφάνεια Si(111)7x7 Με Επιφανειακά Ευαίσθητες Τεχνικές ιπλωµατική εργασία ΣΥΚΑΡΗ ΒΙΟΛΕΤΑ Επιβλέπων καθηγητής ΛΑ ΑΣ ΣΠΥΡΙ ΩΝ ΠΑΤΡΑ 2009

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σκοπός της διπλωµατικής εργασίας Επιφανειακά ευαίσθητες τεχνικές Περιγραφή της πηγής εξάχνωσης Πειραµατική διαδικασία Αποτελέσµατα Συµπεράσµατα

ΣΚΟΠΟΣ Το MgCl2 είναι µία από τις σηµαντικότερες ενώσεις του µαγνησίου το οποίο χρησιµοποιείταισεπολλέςβιοµηχανικέςεφαρµογές. Στηνκατάλυσητο MgCl2 χρησιµοποιείται στην παρασκευή καταλυτών Ziegler-Natta είτε ως υπόστρωµα από µόνο του, είτε σε συνδυασµό µε σίλικα, SiO2. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η µελέτη της αλληλεπίδρασης του πυριτίου, Si, µε υµένια χλωριούχου µαγνησίου, MgCl2, τα οποία αποτελούν κύρια συστατικά του υποστρώµατος των ρεαλιστικών µοντέλων των καταλυτών Ziegler-Natta ( ταρεαλιστικάµοντέλαπροσοµοιάζουντιςπραγµατικέςιδιότητεςτουκαταλύτη, ενώ µπορεί να µελετηθούν από επιφανειακά ευαίσθητες τεχνικές ).

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΕΥΑΙΣΘΗΤΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ Φασµατοσκοπία φωτοηλεκτρονίων µε ακτινοβολία συγχρότρου (SRPES): µετηνοποίαεκτόςαπότηµελέτητωνεπιπέδωνκαρδιάςήτανδυνατήκαιηλεπτοµερήςανάλυση της λεπτής δοµής της ζώνης σθένους. Η τεχνική αυτή πλεονεκτεί έναντι άλλων τεχνικών, λόγω: 1)της υψυλής ροής φωτονίων (µεγάλη ένταση ακτινοβολίας) 2)του µεγάλου εύρους ρυθµιζόµενο φάσµα (από υπερέρυθρο έως σκληρές ακτίνες-χ) και 3) της υψυλής κατευθυντικότητας µε αποτέλεσµα να µπορούµε να έχουµε µεγάλη διακριτική ικανότητα. Περίθλαση ηλεκτρονίων χαµηλής ενέργειας (LEED): µετηνοποίαµπορείναµελετηθείηπεριοδικήήηκρυσταλλικήδοµή της επιφάνειας του υλικού

Φασµατοσκοπία φωτοηλεκτρονίων (SRPES) ΣύστηµαΕµβολής IS (injection system): παράγει ηλεκτρόνια, τα επιταχύνει και τα εισάγει στο δακτύλιο συσσώρευσης. ακτύλιοςσυσσώρευσης SR (storage ring): κυκλικός µεταλλικός σωλήνας εντός του οποίου τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται σε υπερυψηλό κενό µε 10 πίεση ~ mbar. 10 Κάτοπτρα Εστιάσεως: εστιάζουν και επανεστιάζουν την ακτινοβολία κατά µήκος της γραµµής δέσµης L διατηρώντας την οπτική ποιότητα της δέσµης των φωτονίων. Φίλτρα Αποκοπής ανεπιθύµητων µηκών κύµατος. Ένθετο: Περιγραφή ενός τµήµατος µεταξύ δύο διαδοχικών εξόδων της δέσµης του δακτυλίου συσσώρευσης. Μονοχρωµάτοραςκατάµήκοςτηςγραµµήςδέσµης, ο οποίος επιλέγει την περιοχή της επιθυµητής ενέργειας των φωτονίων και αποκόπτει τις υπόλοιπες. Θάλαµος Πειράµατος: καταλήγει η ακτινοβολία στη γραµµή δέσµης, όπου βρίσκεται το δείγµα. Τα παραγόµενα φωτοηλεκτρόνια µέσω των αναλυτών εισέρχονται στη συλλογή δεδοµένων.

Φασµατοσκοπία φωτοηλεκτρονίων (SRPES) Θάλαµο UHV 5x10-10 mbar Ηµισφαιρικός αναλυτής SRPES hv: 60-400eV Αναλυτή ηλεκτρονίων Ανιχνευτή είγµα Si(111) SRPES: Eκ=hv-EΒ Αναλυόµενη επιφάνεια δείγµατο : ~1mm 2 (SRPES)

Περίθλαση Ηλεκτρονίων Χαµηλή Ενέργεια (LEED) Πληροφορίε για τον τύπο κρυσταλλογραφική συµµετρία τη επιφάνεια Ενέργεια προσπιπτόντων e - : 20-200 ev Η περίθλαση αφορά στα 2-3 εξώτατα ατοµικά επίπεδα Όταν το δείγµα είναι µονοκρύσταλλος µε καλή επιφανειακήδιάταξη, σχηµατίζονται καλά ορισµένες περιθλώµενεςδέσµες, οι οποίες στη συνέχεια δίνουν µια κανονική διάταξη φωτεινών κηλίδων πάνω σε φθορίζουσα οθόνη Τυπική εικόνα περίθλαση ηλεκτρονίων όπω απεικονίζεται στη φθορίζουσα οθόνη τη πειραµατική διάταξη (αφορά εξαγωνικό µονοκρύσταλλο)

Περιγραφή πηγή εξάχνωση MgCl 2 Σωλήνα που εισάγεται στο υπερυψηλό κενό για να κατευθύνεται το MgCl 2 πάνω στην επιφάνεια Si(111). Ο ρυθµός απόθεσης υπολογίστηκε 0,25ΜΣ ανά λεπτό. Σωλήνα τοποθέτηση του MgCl 2 από χαλαζία. Κατασκευή φούρνου από µονωτικό πυρότουβλο. Υποδοχέ για θερµοζεύγο και θερµαντικά καλώδια

Πειραµατική διαδικασία 1. Ο κρύσταλλος Si(111) καθαρίστηκε σε περιβάλλον UHV µε θέρµανση στους 1100 0 C.Ηπτώση της θερµοκρασίας γινόταν µε σταθερό ρυθµό -1 K/sec. Με χρήση της τεχνικής SRPES διαπιστώθηκε η τελικά ατοµικά καθαρή επιφάνεια και µε βάση τις εικόνες LEEDηχαρακτηριστική δοµή της αναδοµηµένης επιφάνειας Si(111)7x7. Ε e- =47eV Si2p µετά από αποθέσεις MgCL 2 hv:160ev Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. 5.5MΣ 3.71MΣ 3.16MΣ 2.26MΣ 1.34MΣ 0.79MΣ 0.69MΣ 0.63MΣ 0.52MΣ 2. Η εξάχνωση του MgCl 2 γινόταν µε θέρµανση τη πηγή στου 520 0 C και µε το υπόστρωµα σε RT. H αποτιθέµενη ποσότητα εκτιµήθηκε από την µείωση τη ένταση SRPES τη κορυφή Si2p του υποστρώµατο. 3. Μετρήθηκαν τα φάσµατα φωτοεκποµπή µε ακτινοβολία SRPES και ενέργεια φωτονίου από 60 έω 400eV ev. Clean Si 101 100 99 98 Ενέργεια σύνδεσης /ev

Μελέτη της απόθεσης του MgCl2 στην επιφάνεια Si(111) 7x7 µε SRPES Ένταση φωτοκορυφών SRPES Mg2p και Cl2p µετά από απόθεση MgCl2. Παρατηρούµε ότι, καθώς αυξάνεται η ποσότητα της απόθεσης έχουµε σταδιακή µετατόπιση σε υψηλότερες ενέργειες σύνδεσης. Συγκεκριµένα, µετά από την απόθεση 5,5 ΜΣ παρατηρήθηκε συνολική µετατόπιση της ενέργειας σύνδεσης κατά 0,52 ev για το Mg2p και 0,39 ev για το Cl2p και αποδόθηκε σε ηλεκτροστατική φόρτιση κατά τη δηµιουργία στρωµάτων MgCl2 λόγω του µονωτικού χαρακτήρα του αποθέµατος Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. Mg2p µετά από αποθέσεις MgCL 2 5.5MΣ 3.71MΣ 3.16MΣ 2.26MΣ 1.34MΣ 0.79MΣ 0.69MΣ 0.63MΣ 0.52MΣ 55 54 53 52 51 50 Ενέργεια σύνδεσης /ev hv:400ev Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. Cl2p µετά από αποθέσεις MgCL 2 5.5MΣ 3.71MΣ 3.16MΣ 2.26MΣ 1.34MΣ 0.79MΣ 0.69MΣ 0.63MΣ 0.52MΣ 204 202 200 198 Ενέργεια σύνδεσης /ev hv:400ev Ο ατοµικός λόγος Cl/Mgυπολογίστηκεαπό το λόγο των εντάσεων των φωτοκορυφών Cl2p και Mg2pπου µετρήθηκαν µε την ίδια ενέργειαφωτονίου 400 ev Oατοµικόςλόγος Cl/Mgυπολογίστηκε ~2 µετάαπόκάθεαπόθεση, υποδηλώνοντας ότι το απόθεµα αποτελείται κυρίως από µοριακό MgCl2.

Ένταση φωτοκορυφών SRPES O2s µετά από απόθεση MgCl2. Πριν τις αποθέσεις η επιφάνεια Si(111) 7x7 ήταν ατοµικά καθαρή O2s µετά από αποθέσεις MgCL 2 hv:60ev Κατάτηδιάρκειατωναποθέσεωντου MgCl 2 ανιχνεύτηκαν µικρές ποσότητες οξυγόνου στο αποτιθέµενο υµένιο, όπως φαίνεται στο σχήµα της κορυφής O2s, µετρηµένης µε ενέργεια φωτονίου 60 ev Το οξυγόνο αυτό ίσως να προέρχεται από την υγρασία που υπάρχει στο χώρο της πηγής του πειράµατος Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. 5.5ΜΣ 3.71Μ Σ 3.16Μ Σ 2.26Μ Σ 1.34Μ Σ 0.79Μ Σ 0.69Μ Σ 0.63Μ Σ 0.52Μ Σ 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Ενέργεια σύνδεσης /ev

Μελέτητηςαλληλεπίδρασηςτου MgCl2 µετηνεπιφάνεια Si(111) 7x7 µέσω φασµάτων της ζώνης σθένους µε ακτινοβολία συγχρότρου Επιφανειακά ευαίσθητο φάσµα φωτοεκποµπής της ζώνης σθένους για καθαρή επιφάνεια Si(111) και Si(111) 7x7 µετά από διαδοχικές αποθέσεις MgCl2 µέχρι 5,5ΜΣ σε θερµοκρασία δωµατίου hv:60ev Ζώνη σθένους µετά από αποθέσεις MgCL 2 Στα φάσµα του καθαρού πυριτίου παρατηρούνται οι συνεισφορές από τις επιφανειακές καταστάσεις σε χαµηλές ενέργειες σύνδεσης (0-4 ev). Ένταση κορυφών SRPES /a.µ. 5.5MΣ 3.71MΣ 3.16MΣ 2.26MΣ 1.34MΣ 0.79MΣ 0.69MΣ 0.63MΣ 0.52MΣ Clean Si(111)7x7 Καθώς αυξάνεται η αποτιθέµενη ποσότητα MgCl2 στην επιφάνεια, σταδιακά κυριαρχούν οι συνεισφορές από τα ηλεκτρόνια Cl3p σε εύρος ενεργειών σύνδεσης 5-10 ev (παρατήρουµε δηλαδή σε αυτές τις ενέργειες σύνδεσης 3 συνεισφορές από το Cl3p τα οποία συµµετέχουν στους δεσµούς MgCl2). Παρατηρούµε ότι καθώς αυξάνεται η ποσότητα του αποτιθέµενου MgCl2 εξασθενεί η υπερδοµή 7x7 και σταδιακά ελαττώνεται η συνεισφορά του Si και αυξάνεται η ένταση των κορυφών. 12 10 8 6 4 2 0 Ενέργεια Σύνδεσης /ev

Εικόνα LEED για καθαρή επιφάνεια Si(111) 7x77 µετά από διαδοχικές αποθέσεις MgCl2 µέχρι 5,5ΜΣ ΜΣσε θερµοκρασία δωµατίου Μετά την απόθεση των 5,5 ΜΣ φαίνεται η υπερδοµή 7 7 µε πολύ εξασθενηµένη ένταση γεγονός που υποδηλώνει ότι το MgCl2 σκέπασε το υπόστρωµα, ενώ αλληλεπίδρασε ασθενώς µε τα άτοµα του Si. Εικόνα LEED (Ε( = 47 ev) 5,5 ΜΣ MgCl2/ Si(111) 7 7. 7 7.

Επιφανειακά ευαίσθητο φάσµα φωτοεκποµπής της ζώνης σθένους: α) για καθαρή επιφάνεια Si(111) 7x7, β) µετά από απόθεση 3,6 ΜΣ MgCl2. Ζώνη σθένους καθαρής επειφάνειας Si(111)7x7 Ζώνη σθένους 3.6 ΜΣ MgCl 2 /Si(111)7x7 Για πιο λεπτοµερή ανάλυση της ζώνης σθένους µετρήθηκαν τα φάσµατα µε ενέργειες φωτονίων από 60eV έως 130eV. Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. 130eV 120eV 110eV 100eV 90eV 80eV 70eV Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. 130eV 120eV 110eV 100eV 60eV 50eV 12 10 8 6 4 2 0 Ενέργεια Σύνδεσης /ev 80eV 70eV 60eV 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0-1 Ενέργεια Σύνδεσης /ev Παρατηρείται, η µεταβολή του φάσµατος µετά την απόθεση του MgCl2, καθώς επίσης και οι µεταβολές µε την αλλαγή της ενέργειας των προσπιπτόντων φωτονίων (50 έως 130 ev) τόσο στην καθαρή επιφάνεια Si(111)7x7 όσο και µετά από απόθεση 3,6 ΜΣ. Το φαινόµενο αυτό οφείλεται στη µεταβολή της πιθανότητας φωτοεκποµπής των διαφόρων ηλεκτρονιακών καταστάσεων συναρτήσει της ενέργειας της προσπίπτουσας ακτινοβολίας και έχει ως αποτέλεσµα τη µεταβολή στην αναλογία των εντάσεωντωνκορυφώνστηζώνησθένουςκαθώςαλλάζειηενέργειαφωτονίων.

Εικόνα LEED µετά από απόθεση 0,6 ΜΣ ΜgCl2/Si(111)7x7 σε θερµοκρασία δωµατίου όπου παρατηρήθηκε ηυπερδοµή ( 3x 3) 3) R30º Ε e- =47eV ( 3x 3) R30º MgCl2/Si(111) 7x7

Εικόνα LEED µετά από θέρµανση ~3,6ΜΣ MgCl2/Si(111) 7 7 στους 450 C όπου παρέµειναν στην επιφάνεια 0,2 ΜΣ MgCl1.5/Si(111) 1x1 και παρατηρήθηκε η υπερδοµή ( 3x 3) R30º Η δοµή ( 3x 3)R30 που δηµιουργήθηκε µετά από θέρµανση ~3,6 ΜΣ MgCl2/Si(111) 7 7 στους 450 Cφαίνεται, ενώέχει καταστραφείη(7x7) αναδόµηση του υποστρώµατος. Ε e - =47eV ( 3x 3) R30º MgCl1.5/Si(111) 1x1

Επιφανειακά ευαίσθητο φάσµα φωτοεκποµπής της ζώνης σθένους στις δύο περιπτώσεις που παρατηρήθηκε η υπερδοµή ( 3 3)R30 : α) µετά από απόθεση 0,6 ΜΣ MgCl2/ Si(111) 7x7 σε θερµοκρασία δωµατίου β) για 0,2 ΜΣ MgCl1.5/Si(111) 1x1(µετά από θέρµανση στους 450 C) Ένταση κορυφών SRPES/α.µ. Ζώνη σθένους από απόθεση 0.6MΣ MgCL 2 (root3xroot3)r30 0 130eV 120eV 110eV 100eV 90eV 80eV 70eV 60eV 50eV Si(111)7x7 12 10 8 6 4 2 0 Ενέργεια Σύνδεσης /ev Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. Ζώνη σθένους από απόθεση 0.2MΣ MgCL 2 (root3xroot3)r30 0 130eV 120eV 110eV 100eV 90eV 80eV 70eV 60eV 50eV Si(111)1x1 12 10 8 6 4 2 0 Ενέργεια Σύνδεσης /ev Μετά από θέρµανση 3,6 ΜΣ MgCl2 παρέµειναν στην επιφάνεια 0,2 ΜΣ MgCl1.5/Si(111) 1x1 Στις δύο αυτές περιπτώσεις λόγω της υποµονοστρωµατικής κάλυψης MgCl2 καταγράφονται στη ζώνησθένουςσυνεισφορέςπροερχόµενεςκαιαπότο MgCl2 καιαπότουπόστρωµατου Si(111). Συγκεκριµένα στη περίπτωση του φάσµατος 0,2 ΜΣ MgCl1.5/Si(111)1x1 παρατηρούµε ότι σε ενέργεια σύνδεσης περίπου 7,8 ev την ύπαρξη µιας τέταρτης συνεισφοράς η οποία προέρχεται από αλλαγή που υφίσταται η ζώνη σθένους λόγω αλληλεπίδρασης µε το υπόστρωµα Si(111) 1x1.

Επίδραση της σύντοµης θέρµανσης του δείγµατος στους 450 C και 620 C στα φάσµατα SRPES. O2s µετά από σύντοµες θερµάνσεις hv:60ev Στηνκαθαρήεπιφάνεια Si(111) 7x7, αποτέθηκαν υµένια µε διάφορα πάχη και τελικά θερµάνθηκαν στους 450 C. Σε αυτή τη θερµοκρασία παρατηρείται εκρόφηση µοριακού MgCl2. Θέρµανση του συστήµατος MgCl2/Si(111) 7x7 σευψηλότερες θερµοκρασίες προκάλεσε µεγάλη εκρόφηση Cl από την επιφάνεια, που είχε ως αποτέλεσµα ο ατοµικός λόγος Cl/Mg να µειωθεί µέχρι 0,4 στους 620 C. Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. 620 0 C 450 0 C RT 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Ενέργεια σύνδεσης /ev Το εγκλωβισµένο οξυγόνο στα υµένια MgCl2 εκροφάται επίσης, ενώ µία συγκεκριµένη ποσότητα οξυγόνου, η οποία είναι όµοια σε όλες τις περιπτώσεις που έγινε θέρµανση, παρέµεινεστηνεπιφάνεια.

Επιφανειακά ευαίσθητο φάσµα φωτοεκποµπής της ζώνης σθένους σε τέσσερις περιπτώσεις: καθαρή αναδοµηµένη επιφάνεια Si(111) 7x7, 0,2 ΜΣ MgCl1.5/Si(111) 1x1 (µετά( από θέρµανση στους 450 C), 0,6 ΜΣ MgCl2/Si(111) 7x7 και 3,8 ΜΣ MgCl2/Si(111) 7x7 σε θερµοκρασία δωµατίου Κυριαρχούν οι συνεισφορές των 3p-ηλεκτρονίων του Clστις αναµενόµενες ενέργειες σύνδεσης 6,22eV ev, 6,97eV evκαι 8,62eV Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. 3.8 ΜΣ hv:100ev 0.6 ΜΣ 0,2ΜΣ µετά από θέρµανση στους 450 0 C Καθαρό Si(111)7x7 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Ενέργεια Σύνδεσης /ev 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Ενέργεια Σύνδεσης /ev Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. 1.9 ev Καθαρό Si(111)7x7 0.9 ev 0.4 ev Μετά την απόθεση 0.6ΜΣ ΜgCl2 και µετά από θέρµανση των 3,6ΜΣ MgCl2 παράτηρείται η δηµιουργία της διατεταγµένης δοµής ( 3x 3) 3)R30. Στις δύο αυτές περιπτώσεις παρατηρήθηκε µίανέα συνεισφορά στη ζώνη σθένους σε ενέργεια σύνδεσης 7,8eV evπου οφείλεται στην αλληλεπίδραση της υπερδοµής µε το υπόστρωµα.

Μελέτη της αλληλεπίδρασης του MgCl2 µε την επιφάνεια Si(111) 7x7 µέσω της ανάλυσης των φωτοκορυφών καρδιάς από ακτινοβολία συγχρότρου Λόγω της µεγάλης διακριτικής ικανότητας της τεχνικής της φασµατοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων από ακτινοβολία συγχρότρου µπορούµε να διαχωρίσουµε στο φάσµα Si2p της ατοµικά καθαρής και αναδοµηµένης επιφάνειας Si(111) 7x7 τις συνιστώσες απόταδιάφοραείδηεπιφανειακώνατόµωνπυριτίου. Χρησιµοποιήθηκε διεγείρουσα ακτινοβολία φωτονίων ενέργειας h v=160 ev ώστε να µεγιστοποιηθεί η επιφανειακή ευαισθησία για την ανάλυση της φωτοκορυφής Si2p. Ένταση κορυφών SRPES /α.µ. b s1 s3 s2 s4 101.0 100.5 100.0 99.5 99.0 98.5 Ενέργεια Σύνδεσης /ev b : άτοµα Si στο εσωτερικό (bulk) του κρυστάλλου s1: άτοµα Si που συνδέονται µε τα επιφανειακά ροφηµένα άτοµα (adatoms) µε EΣ=99,69eV s2: άτοµα Si στο εξώτατο επιφανειακό στρώµα (adatoms)µεεσ=100,26ev s3: άτοµα Si που προεξέχουν στο δεύτερο στρώµα (rest atoms) δηλ. χαλαράσυνδεδεµέναστην επιφάνεια µε ΕΣ=98,69eV Επιφανειακά ευαίσθητο φάσµα φωτοεκποµπής Si2p από καθαρή επιφάνεια. s4: άτοµα Si σε διµερείς σχηµατισµούς στο δεύτερο στρώµαµεεσ=99,02ev

Φασµατοσκοπική µελέτη 0.6 ΜΣ MgCl2/Si(111)7x7 σε RT SRPES Peak Intensity /a.u. b s1 s5 s4 101,5 101,0 100,5 100,0 99,5 99,0 98,5 Binding Energy /ev SRPES Peak Intensity /a.u. m1 m2 54 53 52 51 50 Binding Energy /ev m1: Mg2pµεενέργεια σύνδεσης χαρακτηριστική του MgCl2 (ΕΣ=52,23 ev) m2: Mg2pπουαποδίδεται σε µη στοιχειοµετρικό MgClx(ΕΣ=51,4 ev) Εξαφάνιση των συνεισφορών s2 και s3 (ένδειξη ότι η ασθενής αλληλεπίδραση του αποτιθέµενου MgCl2 γίνεταιµέσωτωνεπιφανειακώνατόµων Si (adatoms) και των ατόµων Si που είναι χαλαρά συνδεδεµέναστηνεπιφάνεια (rest atoms) Εµφάνιση νέας συνιστώσας s5 στην κορυφή Si2p σε ΕΣ=100,52eV λόγω της δηµιουργίας της υπερδοµής ( 3x 3)R30 (διεπιφανειακή αλληλεπίδραση) Σε θερµοκρασία δωµατίου υπάρχει διεπιφανειακή αλληλεπίδρασηµεταξύτου MgCl2 καιτηςεπιφάνειας Si(111) 7x7. SRPES Peak Intensity /a.u. c1 c2 204 203 202 201 200 199 198 197 Binding Energy /ev c1: Cl2pµεενέργειασύνδεσης χαρακτηριστική του MgCl2(ΕΣ=200,0eV) c2: Cl2pπουαποδίδεταισε άτοµα Cl που αλληλεπιδρούν µετο Si(111) (ΕΣ=199,4 ev)

Φασµατοσκοπική µελέτη 5,5ΜΣ MgCl2/Si(111)7x7 σε RT SRPES Peak Intensity /a.u. s5 b SRPES Peak Intensity /a.u. m1 101,5 101,0 100,5 100,0 99,5 99,0 Binding Energy /ev 54 53 52 51 Binding Energy /ev Στοφάσµα Si2pπαρατηρείταιµόνοησυνεισφορά s5 που οφείλεται στην αλληλεπίδραση του πυριτίου µε το απόθεµα (αύξηση της ποσότητας του αποθέµατος έχει ωςαποτέλεσµαναχαθούνοισυνιστώσες s1, s2, s3, s4 λόγω κάλυψης). Η συνεισφορά m2 στην κορυφή Mg2p έχει υπερκαλυφθεί από την m1 που αντιστοιχεί στο στοιχειοµετρικό MgCl2. Η συνιστώσα c2 στην κορυφή Cl2p διακρίνεται ακόµη αλλάµεµειωµένηένταση, ενώκαιεδώκυριαρχείηc1 του στοιχειοµετρικού MgCl2. SRPES Peak Intensity /a.u. c1 c2 204 203 202 201 200 199 198 Binding Energy /ev

Φασµατοσκοπική µελέτη µετά από θέρµανση 3.6ΜΣ MgCl2/Si(111)7x7 στους 450 C SRPES Peak Intensity /a.u. b s1 s6 s5 s4 103 102 101 100 99 Binding Energy /ev SRPES Peak Intensity /a.u. m1 m2 54 53 52 51 50 Binding Energy /ev Εµφάνιση νέας συνεισφοράς s6 ενώ η s5 παραµένει ακόµα στο φάσµα. Η συνιστώσα (s6) πρέπει να σχετίζεται µε n+ Si ενωµένο µε άτοµα οξυγόνου που παραµένουν στην επιφάνεια µετά τη θέρµανση. Η συνεισφορά m2 που αποδίδεται σε µη στοιχειοµετρικό MgClx αυξάνεται µετά τη θέρµανση. Η συνεισφορά c2 που αποδίδεται σε άτοµα Cl που αλληλεπιδρούν µε το Si(111) αυξάνεται µετά τη θέρµανση. SRPES Peak Intensity /a.u. 204 203 202 201 200 199 198 197 196 Binding Energy /ev c2

Συµπεράσµατα 1. Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά διατεταγµένη δοµή, η ( 3x 3) 3)R30. Ηύπαρξη της διατεταγµένης δοµής σχετίζεται µετη ρόφηση MgCl2 λιγότερο από ένα µονόστρωµα σε χαρακτηριστικές θέσεις που εδώ φαίνεται να είναι θέσεις τριγωνικής σύνταξης, κοινές στην αναδοµηµένη και απλή επιφάνεια του Si(111). 2.Θέρµανση πολυστρωµατικών υµενίων οδηγεί σε δραστική µείωση της ροφηµένης ποσότητας του MgCl2 µε παράλληλη µείωση του ατοµικού λόγου Cl/Mg Mgσε 1.5 στους 450 C. Ηµείωση αυτή αποδίδεται στο γεγονός ότι η αλληλεπίδραση του MgCl2 µετο Si(111) λαµβάνει χώρα κυρίως µέσω του Mg. 3.Η εµφάνιση µιας νέας κατάστασης στην κορυφή Si2p (s5), υποδηλώνει την εµφάνηση µιας ισχυρής επιφανειακής αλληλεπίδρασης κάτι που επιβεβαιώνεται µεµια µιανέα συνεισφορά (Β.Ε.=.= 7.75eV) στη ζώνη σθένους. 4.Ηχρήση φασµατοσκοπίας υψηλής διακριτικότητας SRPES σε συνδυασµό µε µελέτες LEED επιτρέπει τη λεπτοµερή έρευνα της διεπιφάνειας MgCl2/ 2/Si(111) 7x77 σε ατοµικό επίπεδο.

Ευχαριστώόλους όλουςεσάςγιατην προσοχήσας σας.