Исследование влияния особенностей зонной структуры переходных металлов (молибден, ниобий, цирконий) и сплавов на их фотоэмиссионные параметры тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ имени У. А. АРИФОВА

На правах рукописи

НУРМАТОВ Небадир Абдувахабович

УДК 537.539

«ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗОННОЙ СТРУКТУРЫ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ (Лл«ОЛИЬДЕН, НИОБИИ, ЦИРКОНИЙ) И СПЛАВОВ НА ИХ ФОТОЭМИССИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ»

01.04.04 — Физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ташкент — 1994

Работа выполнена в Ташкентском государственном университете.

Научный руководитель: Кандидат физико-математических

наук, доцент Бурибаев И.

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических

наук, профессор Бедилов М. Р.

Кандидат физике математических наук Атабаев Б. Г.

Ведущая организация: Ташкентский Государственный

Технический Университет им. Абу Райхона Беруни.

Защита состоится ^¿/^¿¿¿¿я. 199#"г. в — час, на заседании Специализированное) Совета Д.015.23.21. в Институте электроники им. У. А. Арифова АН РУз по адресу: 7 00125 Ташкент, ГСП, Академгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электроника им. У. А. Арифова.'

Автореферат разослан «¿¿7» 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, Доктор физико-математических наук

Ильясов А. 3.

•з

Обвел характеристика работы.

Актуальность темы.

Растущие требования к электровакуумным приборам стимулируют разработку новых и ссвероанствование ухе известных электронных эмиттеров, что в свое очередь, обусловливает и экспериментальные, и теоретические исследовал, направленные на выяснение механизма электронно и эмиссии металлов, полупроводников и диэлектриков.

Теория электронной эмиссии металлов разработана в 30 -е годы (Фаулер) и основана на модбли свободных электронов Зоммереельда. Эта теория, практически>на учитывает влияние распределения электронов по энергиям внутри металла на электронную эмиссию.

В обеих чертах влияние внутреннего электронного спектра металлов :на электронную эмиссию выяснено. В результате ухе разработан метод реюния обратной задачи: восстановление спектра электронного газа металла по ботоэмиссионным данным в области вакуумного ультрафиолета (метод Спаясера>. Однако, экспериментальные и теоретические исследования последних лет показывает, что некоторые положения теории Спаисера С объемность «отоэмиссий в области ВУФ, преобладание непрямых оптических переходов в «отоэмиссии переходных металлов и ■др.> неполностью отражают механизм вотоэмиссии. Поэтому при восстановлении электронного спектра металлов по «отоэмиссионным ре-зультатам,необходимо учитывать вклад в спектр фотоэлектронов других механизмов (прямые оптические переходы-объемная эмиссия, эмиссия из поверхностных состоя ния-однсступенчатый механизм эмиссии, эмиссия из поверхностных уровней и др.).

Основной задачей данной работы было исследование влияния сложной зонной структуры таких переходных металлов, как Юз, Но, 2г и их

■ - 4

сплавов на спектральнуо зависимость квантового выхода вотозмиссии и кривые энергетического распределения еотоэлектронов, эмиттировенных с их атомно-чистых поверхностей с целы» выявления вклада в вото-эниссионнып спектр объемной эмиссии и эмиссии из поверхностных состояния, а также влияние малых доз легированных металлических примесей на «отозмисснонные параметры вышеперечисленных объектов.

Объекты исследования, Ионокристсллические образцы ниобия [грани (НО), (100) и <111)1, молибден (111), монокристаллический сплав Ш) - Мо (22), поликристаллическия цирконии и сплав ниобия-циркония <1». '

Цаучндя новизна заключается в следующих результатах, полученных впервые: . *

1. Реализован в многофункциональном сверхвысоковакуумном цельнометаллическом приборе комплекс. методов: вето-, вторичноэлектронная спектроскопия и насс-спектрометрия, позволявшие получать инвормаиив в одном цикле об элементном составе, электронной структуре и эмиссионных свойствах поверхности металлов и их сплавов.

2. Проведены измерения в одинаковых условиях спектральной зависимости квантового выхода-1ЧМ) трех граней ниобия вблизи порога еото-эмиссии (М-4+5,2эВ). Показано, что зависимости У(Ь6) имеет анизотропии .обусловленную плотность с электронных состоя нип вблизи уровня Ферми. Для грани {110) НЬ в энергетическом интервале ~ <0,Э-0,Б) эВ ниже уровня Ферми наблюдается резкия рост зависимости У(М>).

3. Обнаружено, что для грани (111) Мо и (110) ИЬ вблизи порога во-тоэмиссии (0,1*0,3 эВ) наблюдаются отклонения от квадратичной зависимости квантового выхода от Энергии фотонов.. Это явление качественно объяснено в рамках вклада в дотоэмиссив поверхностных (реэо-

нансных) уровней.

4. Методом изотермических кривых Фаулера определены значения фотоэлектронной работы выхода (ФРВ>. трех граней ниобия, <111) молибдена и циркония. Показано влияние остаточного газа на ФРВ вышеперечисленных объектах.

5. Изморены спектральные зависимости квантового выхода фотоэмиссии (КВФ> сплавов ИЬ-Мо(2Ж> и Nb-Zr(1*>. Показано, что малая доза примесей (1+2J5) металлических сплавов приводит к существенному изменение значения КВФ в области порога фотоэммссии.

6. Измерены кривые энергетического распределения фотоэлектронов для граней (110>, <100),{111) КЬ и (111) Мо, а такхе поликристаллического циркония. Показано.что в спектр еотоэлектронов вносят вклад прямые оптические переходы.эмиссия из поверхностных состояния (зон), эмиссия из поверхностных уровней (уровни Танка и резонансные уровни? и неупругорассеянные фотоэлектроны. Вклад поверхностных уровней особенно четко проявляется в оотоэмиосии с поверхности грани <110) КЬ, где в электронной структуре имеется дорокая запрепенная зона.

7. Измерены кривые энергетического распределения еотоэлектронов мо-нохристаллического сплела Üb4Mo(110). Длительный (более 100 часов) высокотемпературный (2000-2400 К) прогрев сплава с контролем изменения элементного состава поверхности показал, что не происходит поверхностной сегрегации атомов молибдена. Однако малое объемное содержание атомов Мо приводит к появлению дополнительных максимумов

'•в фотоэлектронном спектре» сплава.

Рентные. пополнил,,. ВИНЮИ^.ОТ ^ФТГУ 1. Впервые обнаружена анизотропия спектральной зависимости квантового выхода вотоэмиссии в кристаллографических направлениях (110),

(100) и (111) монокристалла ниобия.

2. Впервые показано, что малое содержание примесей (1+2%) приводит к существенным изменениям квантового выхода фотоэмиссии из сплавов.

3. Анализ экспериментальных данных показал, что в спектре фотоэлектронов, снятом с поверхности (110) Nb, имеются максимумы, обусловленные поверхностными уровнями. СТаммовские, резонансные уровни) расположенные в зепреээнноп зоне электронной структуры. данного направления симметрия. ,

4. После анализа полученных результатов был сделан вывод о том.что в спектр фотоэлектронов, снятый с поверхности гранеп монокристалла ниобия й молибдена вносят вклад прямые мехзонные переходы, эмиссия с поверхностных зон, поверхностные резонансные уровни и неупруго-рассеянные электроны.

5. В сравнительна экспериментах установлено, что в спектрах Фотоэлектронов монокристаллнческого , сплава Hb- Mo (110), в отличие от чистого üb (110),! появляются дополнительные максимумы обусловленные наличием в объеме сплава атомов молибдена.

Научная и практическая ценность работы. 1. Получены богатые экспериментальные данные по ФЭС монокристаллов тугоплавких металлов й их сплавов при наличии контроля вакуумных условия и условия на поверхности образцов.

2. Сопоставление эксперимента с теорией позволяет выполнить анализ вклада конкретного механизма формирования ФЭС (прямые и непрямые, мехзонные переходы, роль особенностей электронного спектра, поверхностные и резонансные уровни).

3. Результаты работы способны стимулировать , дальнейшие пирокие

исследование фотоэмиссионных cdohcto Сольпого сласса материалов, каковыми являются переходные металлы и их сплавы с точки зрения получения новых перспективных материалов для вакуумной текники и в разработке новых эффективных встокатодов, что, естественно, и представ лляет главную практическую ценность работы.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на VII всесоюзном симпозиуме по вторичной электронной, фотоэлектронной • эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела. (г. Ташкент, 1990т), XXI Всосовэноп конференции по эмиссионной электронике <г.Лбнингред, 1991г>, V Международной конференции по электронной спектроскопии - ICES-5 (KIIV, 1993, tkralna).Va Международном симпозиуме по вторичной электронная, «отоэластранной эмиссии и спектроскопии поверхности твердого тепа <г. Тавкент, 1994г>. А также на ехегодных конференциях пров.-преподавательского состава Физфака ТавГУ, на семинарах кафедры обаэп физики для визиков, на объединенном семинаре кафедры обоеп физики и физической электроники Сиснь 1994 г) и на семинаре ИЗ АН РУэ (ноябрь 1994 г>.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 нау чных работ.

Структура и обывм диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав,заклвчения и списка цитированной литературы.

Краткое содержание диссертации.

В введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и основные задачи работы, отмечены научная новизна и практическая значимость результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации приводится литературный обзор современного состояния экспериментальных и теоретических исследования вотоэле ктронноя эмиссии переходных металлов в области ВУФ.

В §1.1 проведен критнческип анализ экспериментальных работ по изучении фотоэлектронной эмиссии тугоплавких металлов (КЬ,Мо,2г,У) в области вакуумного ультрафиолета. До начала 70-х годов в основном исследовались вотоэлветронные спектры, снятые с поверхности пленок Но и № £1,2]. В связи с этим детальное сопоставление измеренных спектров вотоэлектроноа с особенностями электронной структуры по кристаллографическим направлениям было невозможным. Фотоэлектронные спектры сопоставлялись с интегральной плотность» электронных состояния. приведенных для этих металлов из расчетных данных. Естественно, вклад в спектр вотоэлектронов за счет прямых переходов из поверхностных уровней нельзя было однозначно интерпретировать. Переход к монокристалличвским образцам позволил сделать детальное сопоставление полученных результатов с результатами расчета

с .

зонной структуры переходных металлов.

В §1.2 проведан анализ экспериментальных работ па определение вотоэле ктронноп работы выхода тугоплавких переходных металлов.

В §1.3 проведен анализ моделей электронной эмиссии металлов в области ВУФ. Если в области порога «отоэмиссии приемлемой является теория Фаулера,разработанная в 30-х годах, то в области ВУФ таковоя является феноменологическая трехступенчатая теория Спенсера 13,4). Но такие положения этой теории, как объемность «отоэмиссии в ВУФ, преобладание вклада непрямых переходов в фотоэлектронном спектре, при исследовании монокристалличэских осразшв .были не совсем верны. Тем не менее, данная теория дала мощной толчок к изучение плотности

электронных состояния ряда металлов методом фотоэлектронной спектроскопии.

В работах Кристиансона и Фаярбахера С5.61 показано.что в фото-эмиссив переходных металлов в области ВУФ вносят вклад поверхностные зоны (поверхностная эмиссиях Выход фотоэлектронов осуществляется одноступенчатым механизмом из поверхностной зоны в вакуум. Те гптки в спектре фотоэлектронов .которые не меняют своего местоположения при изменении энергии фотонов, принадлежат к особенностям электронной структуры поверхностной зоны. т.е. энергетической зоны, образованной двумя-трекя поверхностными атомными слоями.

Одним из путей изменения электронной структуры твердого тела является образование сплавов. Но,к сохолению.имеется очень мало работ по изучение влияния примесей разной концентрации на электронный спектр металлов.В 5' сформулирована постановка задачи исследования.

Во второй главе диссертации даны описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов ,т.е.определение спектральной зависимости квантового выхода фотоэмиссии, фотоэлектронной работы выхода, снятие кривых энергетического распределения фотоэлектронов (КЭРФ> в области ВУФ, контроль изменения элементного состава поверхности исследуемых объектов в процессе термоциклирования снятием Оае-спектров, а также анализ остаточного газа в рабочей камере прибора с помощьв масс-спектрометре МХ-7304.

Во второй главе сформулированы основные требования* экспериментальным приборам для решэния поставленной задачи. Они следувщиа: 1. Необходимость создания сверхвысокого вакуума (~1СГ4*+10Г*0)Торр в.рабочей камере экспериментальной установки для проведения экспериментов.

2. Необходимость в одном цикле эксперимента исследование нескольких образцов.

2. Необходимость использования нескольких методов изучения объемных и поверхностных свойств твердого тела.

4. Необходимость изучения изменения элементного состава, поверхности металлов в широком температурном интервале.

В данной работе был сконструирован и изготовлен экспериментальный прибор, удовлетворявший этим требованиям.

§2.1 даны конструция экспериментальной установки и ев описание. В экспериментальной камере имеются следую®ю узлы: 1-анализатор фотоэлектронов; 2-элоктронный Оже-спектромотр; 3-манипулятор с исследуемыми объектами; 4~масс-спектрометр типа MX-75CW; 5-магннп фторовое окно. К камере прибора подсоединяется резонансные источники излучения типа КрР-2-1 и К^-Н-1 «криптоновые и ксеноновые источники излучения) с энергиями фотонов 10 эВ и 8,4 эВ соотвотст-венно. В качестве источника излучения в области ближнего ультрафиолета использована ртутная лампа ПРК с двойным "монохроматором ДМР-4.

В качестве анализатора фотоэлектронов использован сферический анализатор Лукирского с антидинатронноп сеткоп.Разра ваютая способность анализатора ~0.ЬВ в диапазоне энергии фотонов ~4 + 10 эВ.

Для контроля элементного состава поверхности исследуемых объектов использован четырехсеточный квазнсферический (120 -градусный) Ожо-анализатор с задерживающим потенциалом. Данный тип анализатора является конструктивно удобным и имеет хоровую совместимость с другими методами. Разрешима анализатора в энергетическом интервале 1С00-1500 эВ составляло "О,?*.

Далее описан манипулятор с исследуемыми образцами. . Образцы имели форму таблетки Cd отдельных случая» в вида стаканчика> диаметром 8И0 мм и толииноо 1,5 км. Образцы устанавливаются в враоасщув систему си ль фонов. Одновременно монтируются три исследуемых объекта. Прогрев осуществляется косвенно путем электронной бомбардировки с "тальноя" стороны образца. Температура образца контролируется с помощью термопары ВР Б/20.

Вакуумная система экспериментальной установки состоит из трех ступеней и позволяет проводит эксперименты в вакууме 4*10"44+1*10"10 торр.' , - ■

В третьей главе приводятся результаты изучения влияния особенностей зонной структуры конокристаллов ниобия и молибдена на их фотоэмиссионные парамегры. В §3.1 приведены результаты измерения спектральной зависимости квантооого выхода Y(h9) (111) Ио вблизи порога фотоэмиссии <Ьв » 4- + 5,2 эВ).

На кривых I(irt) в энергетическом интервала 0,1-0,3 эВ экспериментальные точки не ложатся в квадратичную зависимость квантового выхода от энергии фотонов. Зависимость 7 <М) имеет излом в этих точках. Положение этих точек существенно зависит от экспозиции образцов в остаточном газе. При ухудцанйи вакуума в камере прибора до (4-5)10~*Торр все экспериментальные точки ложатся в квадратичную зависимость 1(М). Полученные результаты свидетельствует о том. что в энергетическом интервале на 0,1-0,3 эВ ниже уровня Ферми имеется поверхностные резонансные уроаникоторые очень чувствительны к хтаточному газу, в камере прибора.

Измеренные значения № (111) Мо в различных вакуумных усло-»иях сопоставлены с результатами других авторе» и измеренными нами

се с термоэмнссионной э&фектконсй работой выхода.

В §3.2 представлены экспериментальныв результаты измерения спектральной зависимости квантового выхода вотоэмиссии с поверхности монокристалла ниобия в кристоллогравических направлениях (110), (100),(111) (рис.1), а также значения фотсэлектронноп работы выхода этих гранеп.Бшю оСнарухоно.что а> спектральные зависимости квантового выхода соггоэмиссии указанных граней имеет явную анизотропию, если экспериментальные точки заш{стюсти¥(М» в интервале энергии сотснов 4,4 - 4,8 эВ близки друг к другу, то с увеличением энергии ©отсиюэ кривые! ¥(1г9) начинают расходиться; а для грани (110) значение Х(Ы>) при 1т0 «*' 5,15 эВ в два раза больше, чем у других граней. Эти результаты обьлснаны в рейсах анизотропии электронной структуры зоны проводимости ниобия по напраэлоьшлм симмотрии. Как показывают расчеты Матхейса й Эль я пара- в зонной схема 011К структуры ююбия <рис.3> в направлении симметрии ГК в платности электронных состояний имеется максимум на 0,3-0,5 эВ кию уровня Ферми 17,8). Этим объясняется резкий рост значения в интервала энергии еотоноэ 4,8 +■ 5,15 эВ, то есть на 0,3-0,5 эВ выш порога йотоэмисии.

б> Наблюдается отклонение экспериментальных точек вблизи порога {ютоэниссии (0,1*0,3 эВ) от квадратичная зависимости квантоеогс выхода «отоэмиссии грани с (110) МЬ, которые очень чувствительны » остаточному газу. Источниками вотоэлектроноэ в этих точках тоже являются поверхностные резонансные уровни. Для двух других граней № которые прошли такой хе цикл измерений, такие отклонения о квадратичной зависимости Т(Ьб) не были обнаружены.

В §3.3 приведены результаты измерения еотоэмиссионных парами трое поликр исталлического циркония.

§3.4 посвещэи описание экспериментальных результатов влияния малой дозы металличоских примесей (1+2 5) на фотоэмиссионные свойства сплавов переходных металлов: Nb-Ko и Nb-Zr. Измеренные спектральные зависимости квантового выхода вотоэмиссии с поверхности этих сплавов показывают, что наличие в обю№ сплапа „1+2 % примесей приводит к уменьшении квантового выхода о 3-4 раза <рис.2>.Уоо-личение поверхностной концентрации атомов циркония на сплаве Nb-Zr приводит к незначительному изменению (10-15 X) квантового выхода. Эти результаты свидетельствует о том, что потеря энергии фотоэлектронов происходит, в основном, в объема сплава.

§ 3.5 посвявен обсувдэнив полученных результатов.

Четвертая глава посвящена иослэдованир фотоэлектронных спектров, снятых с поверхности монокристаллов ниобия, молибдена, сплава НЬ-Но и поликристаллического циркония в области вакуумного ультрафиолета (W - 8,4 эВ и 10 з8).

В этой главе экспериментально показано, что кривые энергетического распределения фотоэлектронов СКЭРФ>, снятые с поверхности атомно-чистаж образцов .имеет очень стохнуе форму, о отличие от распределения плотности электронных состояний заполненной зоны выдана ре численных металлов.

8 $4.1 приведены фотоэлектронные спектры поверхности (111) Но. Сопоставление экспериментальных кривых Н(1) с расчетом зонной структуры показывает, что в N(1) вносят вкОД эмиссия с поверхнорг-ных состояний и прямые нежзоккыа перэкоаы.При энергии фотонов 10 эВ значительно увеличивается амплитуда ниэкрэнергётического максимума, обусловленного потерями энергии фотоэлектронов за счет неупругого рассеяния.

В §4.2 приведены КЭРф/жятые с поверхностей (110),(100) и (111) Hb. Показано, что в спектре фотоэлектронов для грани (110) Hb появляется максимум при энергии 2 »6 эВ .расположенный в запрещенной зоне в TN направлении симиетрии.Этот пик очень чувствителен к остаточному. газу. Все это позволяет Утверждать, что в фотоэлектронном спектре кристаллографического направления (110) Hb имеется максимум, обусловленный поверхностными уровнями. В зонной схеме, приведенной . на рисунке 3,видна шрокая запрошенная зона в энергетическом интервале 2 + 3 эВ. Кроме этого, в спектр фотоэлектронов вносят вклад прямой оптический переход, эмиссия с поверхностной зоны и неупруго рассеянные фотоэлектроны. В спектре фотоэлектронов Н(£) грани (100) Hb имеется два максимума .обусловленных прямыми оптическими переходами. Амплитуда низкоэнерготичоского пика этой грани вызв,чем у других исследованных граней. В спектре .снятом с поверхности грани (111) NbjHO обнаруживаются прямые переходы. Спектр И<Е) этой грани заметно отличается от спектра других граней. В интервале 1,5»2,0 эВ наблюдается болыздп максимум с определенной тонкой структурой обусловленной ä-электронами. Имеется пик, чувствительный к адсорбции остаточного газа. Амплитуда низкоэнергетичаского максимума заметно ниже, чем у других граней. По всей видимости, основной максимум при энергий на ~t ,5 эВ ннхе уровня Ферми обусловлен пологим участком в зонной структуре направления ГР вблизи точки Г.Исхно заключить, что для грани (111) ЯЬ преобладай»« является вклад поверхностной эмиссии в спектр фотоэлектронов.Таким образом.на основании экспериментальных результатов можно утверждать, что в спектр фотоэлектронов переходных металлов вносят вклад прямые межзонные переходы (объемная эмиссия), эмиссия с поверхностных состояний <зон),поверх-

костных резонансных уровней и нэупруго рассеянные фотоэлектроны.

В §4.3. При изучении кривых энергетического распределения {фотоэлектронов, эмиттирсзаиных с поверхности поликрметаллического циркония, обнаружены максимум!, обусловленные плотностью электронных состоя нип на СО.® и г J э9 нижа уровня Форки) и неупруго рассеянными фотоэлектронами. Полученные результаты проанализированы на основании расчета зонной структуры, проведанного Дхепсеном и другими 191.

В §4.4 приведены фотоэлектронные спектры, снятые с поверхности Kb <И0> и сплава Nb Ко Ш0>. Получокныэ результаты свидетельствуют о том, что в кривых RD сплава lib - Ко С2 Ж> обнаруживаете» дополнительные два пика, один из которых накопится в области допроданной зоны направления сиякотрии ГН зоны Бриллюэна ниобия.

54.5 посвятен обсуждению полученных результатов. '

Основные результаты и выводы.

1.Сконструирован и изгогтовлен многофункциональный сверхвысоко-оакуумнип экспериментальный прибор, включаошп в себя фото-, вто-ричноэлектронную спектроскопию и маос-спвктроскопию, которые позволяют получить в одном цнхлэ данные об особошгостях электронной структуры, элементном составе и эмйссионных свойствах поверхности • металлов и их сплавов. .

2. Экспериментально установлено. «т> спектральные зависимости квантового выхода фаггоэяиссии в кристаллографических направлениях :iia>. C10CD и <И1> ниобий имеют анизотропии, обусловленную ' 1лотносты» элекгрогтых состояния вблизи урйоня Форки.

3. В кривых спектральной зависимости квантового выхода вблизи юрога «отоэмиссии для говергностеп C1KD Kb и <ill> Ко впервые со-

наружены отклонения от квадратичноп зависимости Y <hfl>, характерные только для атомно чистой поверхности <110) ниобия и <111) молибдена и обусловленные поверхностными уровнями.

4. Методом изотермических кривых Фаулера измерена оотоэлект-родоая работа выхода поверхности граней <110), <100) и <111) ниобия, <111) молибдена и поликристаллического циркония. Экспериментально продемонстрировано влияние остаточного газа на фотоэлектронную работу выхода исследованных объектов.

5. Измерены спектральные зависимости квантового выхода фотоэмиссии в области ближнего ультрафиолета <ЬО = 4 + 5,2 эВ) сплавов ниобия с молибденом к цирконием. Впервые показано, что малая доза металлических примесей <1 + 2 £> приводит к многократному снижении величины квантового выхода вблизи порога «отоэмиссии.

6 Измерены кривые энергетического распределения фотоэлектронов в кристаллографических направлениях <110), <100), <111) ниобия и <111) молибдена при энергии фотонов 8,4 и 10 эВ.

На основании сопоставления экспериментальных кривых с расчетами зон эленпрсниой структуры этих металлов показано, что в спектр Фотоэлектронов вносят вклад прямые оптические переходы, эмиссия № поверхностных состояний, а также эмиссия из поверхностных уровней Показано, что увеличение энергии фотонов с 8,4 до 10 эВ приводит > заметному росту амплитуды максимума в низкоэнергетической част» спектра фотоэлектронов, в ко-горый вносят вклад неупруго рассеянны« Фотоэлектроны.

7. В спектре фотоэлектронов,снятых с поверхности поликристаллического циркония, обнаружены трнмаксимума. Сравнение экспериментальных кривых с расчетным распределением плотности электронны

состояния циркония показало, что два максимума, расположенных вблизи уровня Ферми в энергетическом интервале на О- Z.5 эВ ниже уровня Ферми обусловлены d - электронами, а третип максимум, расположенный в низкоэнергетическои части спектра, соответствует электронам, потерявши часть энергии за счет электрон-элэтетронных неупругих рассеяний.

8. Показано, что в спектрах фотоэлектронов, снятых с поверхности монокристаллическсго сплава Nb - Ыо Ш0>, наблюдаются дополнительные максимумы, связанные с содержание»* 2 S атомов молибдена в составе сплава. Один из этих максимумов расположен в области запро-ознноп 30ÍUZ в направлении симметрии ГК электронноп структуры ниобия. •

Основные результаты работы изложат! в слвдусгглх публикациях.

1. И.Бурибаев, Н.А.Нурматов "Фотоэлектронная эмиссия монокристалла ниобия (110) при lrt-4+ЮэВ". Тезисы доклэдоэ, 711 Всесоизнш симпозиум по вторичной электронной, «атоэлектронноп эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела. Тапкент, 1990г, crp.3S-Q?.

2. И.Бурибаев, Н.А.Нурнатов "Фотоэлектронная эмиссия монокристаллов ниобия и сплава ниобип-молибдвн в области вакуумного ультрафиолета". Тезисы докладов, XXI Всесоюзная конйеренция по эмиссион-ноя электронике, т.2. Ленинград, 1990г. стр.35.

3. И.Бурибаев, Н.А.Нурматов "Фотоэлектронная эмиссия монокристаллов ниобия и сплава ниобия- молибден в области ВУФ".Изв.АнСССР,

сер.виз.,т.55, *12, 1991г. стр.2450-2453.

4. I.BuribayoV, NA.Huraatov "Tho experimental studles on photo-electron spectre íor Kb (110),(100) and (111) slngle-cryatal surta-ees", 5 th Inter. Conl. on Ilectron epectroscopy, Abstracta, 1993,

. 18 у

Kiev, ГЭ.05 <1>.

5. I.Burlbayev, H.A.Hunaatov "The etudlee on Zr photoelectron 07 opectra". 5 tb Inter.Conf.on Ilectron spectroscopy, AbetrBetevf9S3, Kiev, РЭ.0Б <2).

6. I.Burlbayev, N.A.Huroatov Ko(lll) single-crystal ultraviolet photoelectron apoctrm", 6 tb Intar.Coni.oa Zlectrpa spectroscopy, yuaatracta, 1993, Kiev; 13.06 (3>,;

Т. И.Бурибаев. (ил.Нурматйе, РДуианоа "Изучение квантового выхода «отоэмиссии монокристалла ниойии". Экспериментальная и теоретическая физика. Об. научных трудоо. ТеаГУ. вып. tl, стр.76-79. Ташкент 199».

8. I.Buribsyev, K.A.Kurs&tov, "UV £botoolectroa epectra of Kb end Mo BlEgl^-cryBtal вигГесеа" Journ. of Electron Spectroscopy aid Related Fbaooaena, V.68, (1994) F 547-S64.

9. И.Еурибьев, (СЛЛурматоа "Изучение »отоэмиссионных свойств сплавов переходных металлов". Сб.материалов, В международный симпозиум по вторичной, «ютоэлактронноя эмиссии и спектроскопии поверхности твердого тела. Тавквнт-199*г. •

Цитированная литература.

1. J.llndau and ï.l.Spicer, "Ultrnfliolet-photoealsoion studies

of nlobiin-, Phys. Rov.B.1974,<)ol.10,N6,P. P.2262-2270.

2. X.A.Kress End G.J.Icplyro Proc. of the ïntorn.Conf.on Density

of 3tnte3,WB3U.r.C.,No0. 1569.

3. Л.Двбридж. Новые теории фотоэлектрического эффекта, УФН.

тДПС, выл 1, 1938. стр.74-125.

4. C.N.Berglund, W.i.Splcer,"Fhotocols3ion studies о! Copper

end зПОег: Theory" Phy3.Rsr.Dol.136,H4 A,1964,p 1030-1044.

5. B.Tcuerbacher,N.I.Chrlstenacn,"7olume end surface photoeals-

slon iron tungsten",Phy3.Re7.B,1S74,'9ol.H6.P.P.2349-2373

6. N.I.Chrlatensen, B.Teuerbacher,"7о1ило end surface photora-

lsslon îroa tungsten. Calculation of band structure end enlssion spectro".Pliy3.Kev.B.igT4t«ol.10,M6 P.2349-2372. -

7. L.r.Matthelss, "Electronic Structure of Hloblua and Tontallua"

Phys.Itev.B 1ЭТО,Оо1.1 H2,p 373-380.

8. H.Ilyashar, D.D.Koolllng," Soli-consistent rolatlfllstic ,APSf

calculation of tho electronic structure of nioblrn with a non-auffintin potential" .Иягз.йэу. B.1977,0ol.15, K8 P. 30 ù@.

9. O.Jepsen, O.K. Andersen, А.П.Mackintosh "Ilectronic structure

of hep transition BOtals", ГЬув.Ив7.В.во1.12, K8, 1975, P 3084-3103.

ПЕРЕХОДНОЙ МЕТАЛЛАР С Мо, ИЬ. 2г > ВА К.ОТИШМАЛАРИНИНГ ЗОНАЛИ СТРУКТУРАСИНИ УЛАРНИНГ ФОТОЭМИССИОН ПАРАМЕТРЛАРИГА ТАЬСИРИКИ УРГАНИИ НУРИАТОВ Н.А.

КИ05АЧА МАЗМУНИ Упбу, диссертация да биринчи маротаба ниобипнинг <1105, С10СП ва (111) кристаллографик пуналишлари учун вотоэмиссиянинг бошланш чвгарасида квант чицишларининг спектрал богланишпари Урганилган, ТС1гв5 борлании анизотропия га эгалиги ва ушЗу хусусият Ферми сатхи я^инидаги электрон структураси билан Согли^лиги курсатилган. Переходной металларнинг фотоэмисслон параметрлерига на ©аг;ат квант холат зичликларидаги хусусиятлар, балки сиртип сатхлар, яъни тоза--атом сиртига хос сатхлар хисса гфгиптари мумкин. Фотоэмиссия нинг бошланш сохасидо <110) НЬ ва <111) Мо сиртлари учун Т(Ш>) богла-ниииа пундая ну»тгалвр мавжудки, улар квант чи^ишларининг фотон энергияларига квадратик богланишидан четга читали. Ушбу натиха шуни цайд пиладикн,Ферми сатхи я^инида цупимча электрон манбалари булиб, о из буларни сиртип резонанс сатхлари билан боглаймиз.

Ниобий <110>. С1С0), <111) ва молибден <1113 тоза сиртларининг Фотоэлектрон спектрларида 8.4 ва 10 эВ фотон энергия ларида эоналар-аро оптик Утишларга, сиртия холат <зона> эмиссия сига ва сиртия сатхларга, хамда оотоэлектронларнинг ноэластик электрон тУ^нашувла-ридаги энергия йУ^отишларидан калиб чи^увчи максимумлар кузатилди.

В^нингдек биринчи маротаба. тоза намуналар билан та^осланган Холда бе гона металл етомлари <ниобийдаги молибден ва циркония атом-лариЭ озгина мш^дорн <1+2*>, на факат переходной металларнинг фо-тоэмиссион параметрларини сезиларли Узгартириб "цолмай, балки фотоэлектрон спектрларнда хам етарлича намоем булипи курсатилган.

THE STUDY Oti THE BAND STRUCTURE FEATURES CF THAHSIIION MITAIS ( Mo , Nb , Zr ) AND ALLOYS EFFECTING THEIR FHOTOEMISSIVE PARAMETERS Nurmatov N.A.

Summary

In tne present thQ3la, lor the first tine the spectral depen-dendences of the quantum yield have been used near to the ealasive threshold along the Kb (110), (100), end (111) directions. Y (1*6) dependence Is shown to have- anlzotropy being assosiated with the electron structure features near to the Eerai level. -

Not only the state density features but also the state levels шоке a contribution to the photoemisaive parameters of transition netala which are manifested by the experiments on the atonically clean surfaces. It was denonstrated that in the vicinity of the photoemissive thresholds obtained for Nb (110) and Mo (111) there exist several points in the Y (hO) curve which do not lay to the quadratic dependence of the quantum yield on the photon energies. This fact indicates that near to the Fermi level there are additional electron sources which we reffer to as superficial reso-. nance levels.

In EES taken from the Nb (110}, (100), (111) end Ho (111) ato-mically clean surfaces some maxima are observable the origin of which is Induced by optical bend-to-band transitions Iron both the band surface state and state levels as well as by the photoelect-rons which loose their energy due to the electron inelastic collisions. Also, for the first time the low (1+2*) concentrations of Mo and Zr Impurities are found not only to efficiently vary the photoeml33ive parameters but also to influence over the above FES.

т

90 60 зо

ПРИЛОЖЕНИЕ

у,<0 9Л.1Ф0Т

Ф-МСИО) О-Ньаоо) й -ЫЬ (НО *

щ на б,г

Рис.1. Кривые спектральной зависимости КВФ монокристаллов Ниобия.

420 90

. У, <0 эл/фот.

о-М(НО) - *-ЫЬ-Мо(Ф

. ХМэл /Ф™

1-Шмо) иг- гг 3-Ай-2г

Рис.г. Кривые спектральной зависимости КВФ. а> № <110) и сплав ИЬ-Ио С110>, б> N1) <100>, 2т и сплав №>-гг.

НЬ(но)

_В Б ] б

ньаооV

«ъ* о

£

-г о

Ы

*

л

Г>

У

а

I!

Рис.3. Кривые энергетического распределения Фотоэлектронов и -участков зонной структуры кристаллографических направления НЬ (110), <100> и <Ш>. .