Χαρακτηρισμός επιφανειών με

Σχετικά έγγραφα
Τα αρχικά στάδια της επιταξιακής ανάπτυξης

Τα αρχικά στάδια της επιταξιακής ανάπτυξης

Τα αρχικά στάδια της επιταξιακής ανάπτυξης

οµή Επιφανειών Κρυσταλλογραφία Επιφανειών Ιδεώδης Επιφάνεια-Τερµατισµός Τα 5 δι-περιοδικά πλέγµατα Αναδόµηση-Χαλάρωση

Παραγωγή ακτίνων Χ. V e = h ν = h c/λ λ min = h c/v e λ min (Å) 12400/V

Φυσική επιφανειών και εφαρμογές. Άλλες πληροφορίες. Συναπαιτούμενα μαθήματα: Φυσική Στερεάς Κατάστασης Ι, Εισαγωγή στην Φυσική των Υλικών

επιφανειών και λεπτών υμενίων.

Προαπαιτούμενες γνώσεις. Περιεχόμενο της άσκησης

Φασματοσκοπία SIMS (secondary ion mass spectrometry) Φασματοσκοπία μάζης δευτερογενών ιόντων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης ή Διαπερατότητας

ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ

Γενική Φυσική V (Σύγχρονη Φυσική) Φυσική Ακτίνων-Χ και Αλληλεπίδραση Ακτίνων-Χ και Ηλεκτρονίων με την Ύλη

Χαρακτηρισμός υλικών με ιόντα

Νέα Οπτικά Μικροσκόπια

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Χημικός & δομικός χαρακτηρισμός επιφανειών και λεπτών υμενίων

Υλικά κύματα. Οδηγούντα κύματα de Broglie. Τα όρια της θεωρίας Bohr. h pc p

Εργαστηριακή Άσκηση Β3: Πειράματα περίθλασης από κρύσταλλο λυσοζύμης

Απορρόφηση ακτίνων Χ. Η απορρόφηση των ακτίνων Χ απορρόφηση στο ορατό νόμος. του Beer. Ο γραμμικός συντελεστής απορρόφησης μ cm -1.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Ύλη ένατου µαθήµατος. Οπτικό µικροσκόπιο, Ηλεκτρονική µικροσκοπία σάρωσης, Ηλεκτρονική µικροσκοπία διέλευσης.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Κυματική Φύση του φωτός και εφαρμογές. Περίθλαση Νέα οπτικά μικροσκόπια Κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS)

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

Οι περισσότεροι μονοτοιχωματικοί νανοσωλήνες έχουν διάμετρο περί του 1 νανομέτρου (υπενθυμίζεται ότι 1nm = 10 Å).

Εφαρµογές (και Ερµηνεία) Μεθόδου Σκόνης. Μερικές «περιοχές» εφαρµογής της µεθόδου:

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11: Περίθλαση Ακτίνων-Χ και Νετρονίων από Κρυσταλλικά Υλικά

Ύλη έβδοµου µαθήµατος

Χημικός & δομικός χαρακτηρισμός επιφανειών & λεπτών υμενίων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Μελέτη της επίδρασης ενός μαγνητικού πεδίου στην κίνηση των ηλεκτρονίων. Μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της γης.

Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ: ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ

Σημειώσεις Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας

Νανοτεχνολογία και Ηλεκτρονική Μικροσκοπία

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

2. Οι ενεργειακές στάθµες του πυρήνα ενός στοιχείου είναι της τάξης α)µερικών ev γ)µερικών MeV

Συμβολή & Περίθλαση Ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων

πρόδρομος της επιταξίας μοριακής δέσμης (ΜΒΕ).

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΑΠΟ ΑΠΛΗ ΣΧΙΣΜΗ

7α Γεωμετρική οπτική - οπτικά όργανα

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Περίθλαση ηλεκτρονίων

Πως διαδίδονται τα Η/Μ κύματα σε διαφανή διηλεκτρικά?

, όπου Α, Γ, l είναι σταθερές με l > 2.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Κεφάλαιο 2 ο Ενότητα 1 η : Μηχανικά Κύματα Θεωρία Γ Λυκείου

Ερωτησεις στη Βιοφυσική & Νανοτεχνολογία. Χειμερινό Εξάμηνο 2012

Μέτρηση μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

P = E /c. p γ = E /c. (p) 2 = (p γ ) 2 + (p ) 2-2 p γ p cosθ E γ. (pc) (E γ ) (E ) 2E γ E cosθ E m c Eγ

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 2: ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΗ ΔΟΜΗ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Ã. ÁÓÉÁÊÇÓ ÐÅÉÑÁÉÁÓ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

Μέγεθος, πυκνότητα και σχήμα των πυρήνων. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ ΚΑΙ ΥΛΗΣ

Στοιχεία κενού. Η μελέτη των επιφανειών γίνεται υπό συνθήκες υπερ υψηλού κενού (UHV) (P<10 9 Torr=1.3x10 12 atm )

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΥΠΕΡΗΧΟΓΡΑΦΙΑ

Πειραματικός υπολογισμός του μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

1) Να οριστεί η δοµή των στερεών. 2) Ποιες είναι οι καταστάσεις της ύλης; 3) Τι είναι κρυσταλλικό πλέγµα και κρυσταλλική κυψελίδα;

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Συγγραφή Επιμέλεια: Παναγιώτης Φ. Μοίρας. ΣΟΛΩΜΟΥ 29 - ΑΘΗΝΑ

ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΆ ΥΛΙΚΆ. 1. Παρασκευή Στηριγμένων Καταλυτών. 2. Χαρακτηρισμός Καταλυτών

Λυχνία Κλύστρον Ανακλάσεως

Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα

α) Η γενική εξίσωση του αρµονικού κύµατος είναι. Συγκρίνοντάς την µε µία από τις δύο εξισώσεις των τρεχόντων κυµάτων, έστω την εξίσωση

Περίθλαση και εικόνα περίθλασης

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

Χημική Κινητική. Κωδ. Μαθήματος 718 Τομέας Φυσικοχημείας, Τμήμα Χημείας, ΕΚΠΑ. Μάθημα 11. Βίκη Νουσίου

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Αντικείµενο εξέτασης: Όλη η διδακτέα ύλη Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

7α Γεωµετρική οπτική - οπτικά όργανα

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11Α «Γεωμετρική οπτική - οπτικά όργανα» Εισαγωγή - Ανάκλαση

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Κυματική Φύση του φωτός και εφαρμογές. Περίθλαση Νέα οπτικά μικροσκόπια Κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ

Προτεινόμενα θέματα για τις εξετάσεις 2011

Φίλιππος Φαρμάκης Επ. Καθηγητής. Δείκτης διάθλασης. Διάδοση του Η/Μ κύματος μέσα σε μέσο

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΣΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ Διδάσκων: Δημήτρης Παπούλης

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΣΑΡΩΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ (SCANNING ELECTRON MICROSCOPE) S.E.M.

Περι - Φυσικής. ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

Physical vapor deposition (PVD)-φυσική εναπόθεση ατμών

Μέτρηση μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Εφαρμοσμένη Οπτική. Περίθλαση Fraunhofer Περίθλαση Fresnel

Ηλεκτρομαγνητισμός. Μαγνητικό πεδίο. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

γ) Να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις απομάκρυνσης - χρόνου, για τα σημεία Α, Β και Γ, τα οποία απέχουν από το ελεύθερο άκρο αντίστοιχα,,

1 Ο ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ - ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΚΑΙ ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΓΝΩΡΙΜΙΑ ΜΕ ΤΟΝ ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟ

ΑΣΚΗΣΗ 1. Περίληψη. Θεωρητική εισαγωγή. Πειραματικό μέρος

δ) Αν ένα σηµείο του θετικού ηµιάξονα ταλαντώνεται µε πλάτος, να υπολογίσετε την απόσταση του σηµείου αυτού από τον πλησιέστερο δεσµό. ΑΣΚΗΣΗ 4 Μονοχρ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΟΝΤΙΚΗΣ ΔΕΣΜΗΣ ΜΕ ΟΠΙΣΘΟΣΚΕΔΑΣΗ RUTHERFORD (RBS)

Transcript:

Χαρακτηρισμός επιφανειών με περίθλαση ηλεκτρονίων LEED RHEED 1 Περίθλαση ηλεκτρονίων χαμηλής ενέργειας (Low energy electron diffraction LEED). LEED In situ δομή υμενίων που αναπτύσσονται υπό συνθήκες UHV Πηγή e οθόνη δείγμα Γείωση φίλτρα Σχηματικό διάγραμμα συστήματος LEED. Δέσμη e με καλώς καθορισμένη χαμηλή ενέργεια (10 1000 ev), που σε λ 3.9 0.39Å, προσπίπτει κάθετα στην επιφάνεια του δείγματος. Καταγράφουμε την εικόνα περίθλασης Fraunhofer των ελαστικώς οπισθοσκεδαζόμενων ηλεκτρονίων ( 1% του συνόλου) που αντιστοιχούν στον μετασχηματισμό Fourier της διάταξης των ατόμων στην επιφάνεια. Τα δευτερογενή ηλεκτρόνια που έχουν χαμηλότερη ενέργεια απομακρύνονται από τα ηλεκτρόδια που τα επιβραδύνουν πριν φθάσουν στην φθορίζουσα οθόνη. 2 1

Περίθλαση Fraunhofer : είναι η εικόνα περίθλασης μακρινού πεδίου (επίπεδα κύματα) που συμβαίνει όταν η δέσμη που προσπίπτει στο αντικείμενο είναι παράλληλη, μονοχρωματική και η απόσταση απεικόνισης >> διαστάσεις περιθλώντος αντικειμένου (απλούστερη της Fresnel). Η LEED εφαρμόζεται για in situ μετρήσεις σε συστήματα ανάπτυξης που λειτουργούν υπό συνθήκες UHV (π.χ. MBE) ενώ είναι ασύμβατη με άλλες τεχνικές ανάπτυξης όπως η CVD. Γιατί? LPCVD: πίεση λειτουργίας 0.25 1 Torr (1atm=760 Torr) H MBE λειτουργεί υπό συνθήκες UHV. Εικόνα περίθλασης Fraunhofer από τα ελαστικώς οπισθοσκεδαζόμενα ηλεκτρόνια ( 1% του συνόλου) ) μετασχηματισμό Fourier της διάταξης των ατόμων στην επιφάνεια. Σαφής εικόνα προκύπτει όταν η επιφάνεια είναι κρυσταλλική. 3 Τι μετράμε με την LEED? Πλεγματική σταθερά. Τα προσπίπτοντα ηλεκτρόνια έχουν μήκος κύματος λ=h/p, όπου p 2mEk 2meV Ε k είναι η κινητική τους ενέργεια και V το δυναμικό επιτάχυνσης. Επομένως h 2meV τα ηλεκτρόνια έχουν λ συγκρίσιμο με τις ενδοτομικές αποστάσεις & περιθλώνται από το πλέγμα σύμφωνα με τον νόμο του Bragg : αsinθ=nλ, όπου n ακέραιος αριθμός υπολογίζεται το α. Η παρουσία σαφών (καλώς εστιασμένων) κηλίδων αποδεικνύει την ύπαρξη μιας καλώς τακτοποιημένης επιφάνειας και δίνει πληροφορίες για την συμμετρία. Η ανάλυση της εικόνας περίθλασης πληροφορίες για το μέγεθος, τον προσανατολισμό και τη συμμετρία της μοναδιαίας κυψελίδας του προσροφημένου ή αναπτυσσόμενου υμενίου. 4 2

Η LEED χρησιμοποιείται επίσης στην Φυσική Επιφανειών για την μελέτη της προσρόφησης αερίων σε επιφάνειες υπό συνθήκες UHV. Στο σχήμα φαίνονται αντιπροσωπευτικές δομές (αριστερά) και οι αντίστοιχες εικόνες περίθλασης (δεξιά). 5 RHEED (reflection high energy electron diffraction) Πηγή e Δείγμα Πηγές ΜΒΕ οθόνη Στην RHEED η δέσμη των ηλεκτρονίων (5 100 kev) προσπίπτει εφαπτομενικά (θ<3 ο ) στην επιφάνεια τα e σκεδάζονται υπό μικρές γωνίες μεταφέρουν πληροφορία για τα επιφανειακά 1 2 ατομικά επίπεδα. Στην οθόνη εμφανίζεται μία σειρά από γραμμές. Η απόσταση μεταξύ των γραμμών πλεγματική σταθερά της επιφάνειας. Επιφάνεια ομαλή: οξείες γραμμές Επιφάνεια ανώμαλη: διάχυτες γραμμές 6 3

RHEED από 80nm υμένιο La 0.6 Ca 0.3 MnO 3. Οι διάχυτες γραμμές ήκηλίδες η επιφάνεια έχει ανωμαλίες ημιτελής ανάπτυξη. RHEED από επιφάνεια SrTiO 3 (001). Οι οξείες γραμμές η επιφάνεια είναι ατομικώς επίπεδη 7 Η γεωμετρία της RHEED επιτρέπει in situ, real time μετρήσεις κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης υπό συνθήκες UHV. Αντίθετα η γεωμετρία της LEED είναι ακατάλληλη για insitu, real time μετρήσεις κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης., 8 4

Το μέγεθος που καταγράφεται : η μεταβολή της έντασης της δέσμης συναρτήσει του χρόνου ανάπτυξης. Το σήμα εμφανίζει περιοδική μεταβολή με περίοδο που αντιστοιχεί στην ανάπτυξη ενός μονοατομικού επιπέδου. Μέγιστο καθαρή επιφάνεια ή πλήρης κάλυψη της επιφάνειας Μικρότερο του μεγίστου μερική κάλυψη της επιφάνειας., Τα μέγιστα της ανακλαστικότητας αντιστοιχούν σε σκέδαση από ατομικώς επίπεδες επιφάνειες (με κάλυψη που αντιστοιχεί σε θ=0 ή θ=1) ενώ τα ελάχιστα αντιστοιχούν σε επιφάνειες που εμφανίζουν αταξία λόγω της παρουσίας νησίδων. 9 Τα μέγιστα της ανακλαστικότητας αντιστοιχούν σε σκέδαση από ατομικώς επίπεδες επιφάνειες (με κάλυψη που αντιστοιχεί σε θ=0 ή θ=1) ενώ τα ελάχιστα αντιστοιχούν σε επιφάνειες που εμφανίζουν αταξία λόγω της παρουσίας νησίδων. 10 5

(α) Οι ταλαντώσεις RHEED εμφανίζονται μόνον όταν η κάλυψη της επιφάνειας αντιστοιχεί σε θ=0 ή θ=1, οπότε η επιφάνεια είναι ατομικώς επίπεδη, όπως φαίνεται στο (β). Μηχανισμός ανάπτυξης layer by layer (Frank van der Merwe) Εξέλιξη των ταλαντώσεων RHEED συναρτήσει του χρόνου ανάπτυξης υμενίου Fe. Οι ταλαντώσεις αναδεικνύονται καθαρά όταν η επικάλυψη 1 ML 11 6