Ионно-электронная эмиссия. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ионно-электронная эмиссия

Ионно-электронная эмиссия - испускание электронов твёрдым телом при бомбардировке его ионами. Различают потенц. вырывание электронов (потенц. И--э. э.) и их кннетич. выбивание (кинетич. И--э. э.). Потенц. вырывание связано с передачей электронам мишени энергии, выделяющейся при переходе бомбардирующего иона в осп. состояние атома. Этот переход осуществляется обычно путём т.н. оженейтрализации. Если к поверхности металла приближается ион, незанятый энергетич. уровень к-рого лежит ниже уровня Ферми, то на этот уровень перейдёт один из электронов проводимости (напр., 1; рис. 1, а). В результате этого ион нейтрализуется, высвобождающаяся энергия передаётся др. электрону металла (напр., 2), к-рый получает возможность покинуть металл. В этом случае И--э. э. может иметь место, если соблюдается условие E_и>2 Ф, где E_и - энергия ионизации

Рис. 1. а -оже-нейтрализация положительного иона на металлической поверхности: E_и - энергия ионизации; Ф - работа выхода металла; E_с - Дно зоны проводимости; E_к- кинетическая энергия электрона в вакууме; б-оже-дезактивация.

атомов, ионы к-рых направляются на металл, Ф - работа выхода металла. Для неметаллов вместо Ф в граничное условие входит энергия наивысшего заполненного электронами уровня; напр., для собств. полупроводника - "потолок" валентной зоны. Коэф. потенц. вырывания g_п, равный ср. числу уходящих в вакуум электронов, приходящихся на 1 ион, возрастает с увеличением E_и и для однозарядных ионов инертных газов достигает неск. десятков %. В случае многозарядных ионов захват электронов ионом происходит последовательно со ступенчатым понижением кратности заряда иона до 0. При этом g_п может превышать 1. При энергии ионов E[1 кэВ коэф. g_п от E зависит слабо (уменьшается с ростом E; рис. 2). При больших E величины g_п снижаются до 0. В отд. случаях, когда возможна нейтрализация ионов в возбуждённое состояние атома, вырывание электронов осуществляется путём оже-дезактивации (рис. 1, 6). Энергия, выделившаяся при переходе

Рис. 2. Зависимость коэффициента потенциального вырывания электронов g_п из Мо от энергии E ионов инертных газов; при E/0,4 кэВ ионы Не⁺ вызывают кинетическое выбивание электронов; пунктирная кривая описывает полный коэффициент ионно-электронной эмиссии g=g_п+g_к.

Рис. 3. Энергетический спектр электронов при потенциальном вырывании их ионами Не⁺ с энергией 5 эВ. Надпись Ni (100) с (2x2) Se означает, что на грани (100)Ni адсорбирован Se, образующий кубическую решётку (с) с размерами 2x2.

второго электрона мишени (напр., 2) в осн. состояние возбуждённого атома, передаётся электрону 1, оказавшемуся на возбуждённом уровне. При этом условие появления эмиссии: Ev>Ф, где Ev - энергия возбуждения атома. Вырывание электронов путём ожедезактивации осуществляется при облучении мишеней из тугоплавких металлов ионами Ne, что обусловливает особый вид кривых g_п(E)(рис. 2). При E_и , близких к 2Ф, или Ev, близких к Ф, кояф. g_п может заметно зависеть от температуры Т мишени. В случае монокристаллич. мишени g_п в значительной мере определяется гранью кристалла. Форма энергетич. спектра эмитируемых электронов (рис. 3), макс, энергия к-рых обычно приближается к E_и-2Ф, зависит от распределения электронов по энергиям в зоне проводимости металла (или в валентной зоне полупроводника) и может быть использована для её определения. Кинетич. выбивание обусловлено ударной ионизацией атомов поверхностного слоя мишени и бомбардирующих частиц. Для него характерен энергетич. порог E_п(рис. 4). При бомбардировке тугоплавких металлов ионами Li⁺ (и более тяжёлыми) E_п>1 кэВ; для диэлектриков, напр. шёлочно-калоидных кристаллов, E_п~0,140,2 кэВ. За порогом коэф. кинетич. выбивания g_к растёт, выходит на плато и далее уменьшается (рис. 4). Для ионов Н⁺ максимум эмиссии наблюдается при E_и=100 кэВ (для металлов g_к^макс@1,5); для более тяжёлых

Рис. 4. Вид зависимости коэффициента кинетического выбивания g_к от энергии ионов E для W, КВr(а) и Сu (б) при бомбардировке ионами.

ионов E - порядка неск. МэВ, а g_к может достигать десятков и зависит от состояния поверхности. В вакуум выходят как электроны атомов мишени, так и самих бомбардирующих частиц. Hек-рое кол-во электронов возбуждается быстрыми атомами отдачи. В случае монокристаллов g_к различны для разных граней и немонотонно зависят от угла падения ионов. Распределение эмитированных электронов по энергиям имеет максимум (~143эВ) и протяжённый спад, на к-ром выделяются пики и ступеньки, связанные с оже-переходами в соударяющихся частицах и др. процессами (рис. 5). На анализе этих особенностей спектров основана т. н. ионная оже-спектроскопия поверхности твёрдого тела.

Рис. 5. Энергетический спектр электронов при кинетическом выбивании.

Потенц. и кинетич. И--э. э. металлов пространственно н во времени разделены. При подлёте ионов к поерхности сначала происходит их нейтрализация и испускаются электроны, обусловливающие потенц. И--э. э. Затем при соударениях атомных частиц возникают электроны, обусловливающие кннетич. И--э. э. Обычно обе И--э. э. аддитивны: g=g_п+g_к (рис. 2). Аддитивность может не иметь места при облучении ионами диэлектриков и плёнок сложного состава. Разогревание материала интенсивным ионным пучком, зарядка им поверхности плёнок и т. п. могут приводить к появлению термоэлектронной и полевой электронной эмиссий.

Литература по ионно-электронной эмиссии

Петров Н. Н., Аброян И. А., Диагностика поверхности с помощью ионных пучков, Л., 1977;
Xэгструм X., Исследование электронной структуры адсорбатов методами ионно-нейтрализацнонной и фотоэлектронной спектроскопии, в кн.: Электронная и ионная спектроскопия твёрдых тел, пер. с англ., М., 1981;
Дорожкин А. А., Петров Н. Н., Ионная оже-спектроскопия, Л., 1983.

Н. Н. Петров

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира