Базы данных по физике поверхности полупроводников

В разделе "Пример Si(111)7x7 " представлены реальные фотографии картин ДМЭ от чистой поверхности кремния с ориентацией (111), имеющей периодичность 7x7, при различных энергиях первичного пучка электронов. Фотографии сделаны цифровой камерой на установке Riber LAS-600.

Теоретические изображения ДМЭ - построены для всех поверхностных структур, существующих на кремнии иописаных в статьях. Приводятся как 2- и 3- доменные картины ДМЭ, которые реально наблюдаются, так и 1-доменные, которые могут наблюдаться в некоторых случаях. Этот раздел будет интересен и для практических занятий по теории ДМЭ, и для идентификации наблюдаемых картин.
Существует онлайн-версия построения изображений ДМЭ от различных поверхностей - LEEDpat online .
Вин32 версию можно скачать по адресу - http://www.fhi-berlin.mpg.de/KHsoftware/LEEDpat/index.html

Версия 1.2. LEEDpat

Дифракция медленных электронов является одним из основных дифракционных методов изучения структуры поверхности. В основе этого метода лежит угловое распределение упруго отраженных электронов при энергии первичного пучка E _p < 300 эВ. Высокая чувствительность метода ДМЭ к структуре поверхности обусловлена в первую очередь тем, что длина свободного пробега медленных электронов до неупругого рассеяния очень мала (λ ~ 10 Å), т.е. электрон, проникший на глубину более ~ 5 Å от поверхности имеет мало шансов возвратиться в вакуум без потерь энергии и дать вклад в дифракционную картину. Следовательно, в формировании картины ДМЭ принимают участие только ближайшие к поверхности слои атомов.

Fig. 1

Рассмотрим рассеяние электронов на поверхностном монослое атомов, т.е. дифракцию на плоской решетке с векторами основных трансляций a и b. Обратная решетка в этом случае представляет собой набор прямых линий, перпендикулярных к плоскости прямой решетки. Линии пересекают эту плоскость в точках, определяемых единичными векторами обратного пространства a^* и b^*, где

a ·b* = a* · b = 0,    a* ·a = b* ·b = 1.

(1)

Построение Эвальда для этого случая показано на рис. 1. Дифракционные максимумы наблюдаются при выполнении условия Брэгга-Вульфа

Kв || = K0|| + 2pg,

(2)

где K^в _|| и K⁰ _|| - компоненты волнового вектора электрона до и после рассеяния, параллельные плоскости решетки, g - вектор обратной решетки. Направление дифракционных максимумов определяется точками пересечения сферы Эвальда радиусом K⁰ с линиями обратной решетки. Для строго двумерной решетки линии обратной решетки непрерывны. Поэтому для любых энергий электронов может быть выполнено условие (2), при этом интенсивность дифракционных максимумов не зависит от длины волны. Для реальных поверхностных структур, имеющих толщину более монослоя, обратная решетка не так проста. Каждая линия такой решетки имеет переменную "плотность", отражающую периодичность в третьем измерении, поэтому ДМЭ нельзя рассматривать как результат когерентного рассеяния электронов на строго двумерной решетке. Рефлексы имеют переменную интенсивность, которая максимальна при энергиях, удовлетворяющих трехмерному условию (2).