Влияние физической и химической природы подложки на формирование эмиссионно-адсорбционных свойств сверхтонких слоев РЗМ: система W-Cu-Gd тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИ'ГЕТ

мы. ираилх рукописи

Байо Ибраима

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ ПОДЛОЖКИ ил ФОРМИР01МПИП эмиссиогпю-АДСОРБЦНОННЫХ СВОЙСТВ СВЕРХТОНКИХ СЛОЕВ РЗМ:

СИСТЕМА W-Си-Gel

Специальность 01.04.07 Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соисканнеученой степени кандидат а фи.чигсо-математичспснх паук

□03 158789

Санкт-Петербург 2007 г.

Работа иыпол¡К11а и 11аучио-ис.('ледовательским иштитугс физики им. В.Л. Фока Санкт-Петербургского государственного университета

Научный руководитель: кандидат физико-математических паук, старший научный сотрудник ШакироваС. Л.

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. паук, профессор ! еоргий 11 и колаев ич Фу реей доктор физ.-мат. наук, профегсор Владимир Григорьевич Иванов

Ведущая организация;

Санкт-Петербургский Физики-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Защита диссертации состоится "25 "октября 2007 г. п II30 часов в конференц-зале ПИИ Физики им. В. Д. Фока па заседали и диссертационного сонета Д 212.232.33 но защите диссертаций па соискание ученой степени доктора наук при Санкт- Петербургском государствен ном университете по адресу: 198504, СПб, Старый Петергоф, ул. Ульяновская, д. 1, НИИФ СТТбГУ.

Отзывы на автореферат просьба направлять по адресу: 198504, Санкт-1 Ьлербург, Старый Петергоф, ул. Ульяновская, д. 1, ПИИФ СПбГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. Ы. Горького СПбГУ. Автореферат разослан" /г " сентября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

А.В, Лезов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Десятки лет активного изучения процессов на поверхности твердых тел явились периодом плодотворного накопления знаний как о поверхности твердого тела, так и об адсорбированных на ней пленках Полученный обширный экспериментальный материал показал, что физико-химические свойства тонкопленочных структур зачастую неожиданны, а порою экзотичны Поэтому нет сомнения в том, что тонкопленочные твердые тела представляют собой новое состояние вещества, и их объединение в особый класс материалов закономерно Неизменная востребованность пленочных систем в таких областях науки и техники, как микро- и наноэлектроника, гетерогенный катализ, физическая электроника, матери? доведение и др стимулирует поиск новых обьекшв В целях расширения (neKipa i онкопленочных ( rpyicj yp иа ле-дователи обратились к более сложным адсорбционным системам, образующимся, например, при совместной адсорбции атомов разной химической природы При этом один из коадсорбатов может использоваться в качестве добавки для изменения свойств поверхности Влияние такой добавки может приводить как к повышению химической активности поверхности, так и к ее ослаблению, а иногда и к полной пассивации подложки, изменяя тем самым свойства тонкопленочной системы Таким образом, чем больше будет исследовано сложных адсистем, тем эффективнее можно буде г управлять поверхностными свойствами подложки с помощью специально внесенных добавок

Цель работы. В пасшящем рабой; была not j авлена задача исследовахь влияние постепенного изменения физической и химической природы подложки (грани W) путем предадсорбции контролируемых количеств атомов Си на формирование работы выхода субмонослойных и монослойных покрытий Gd, одного из представителей редкоземельных металлов (РЗМ), и па и шепепие величины начального дипольного момента адат ома Gd, отражающего меру его взаимодействия с подложкой Основными подложками с лужи ли разные как по потенциальному рельефу, 1аки по электронной ыруюуре фани (112), (113) и (023) монокрисхал-ла вольфрама В качестве добавок для изменения свойств подложки были выбраны атомы одного из благородных металлов - Си, имеющие относительно простую электронную структуру внешних электронных оболочек -3d104s1 — по сравнению с ыковои у аюмов базовой подложки W - 1d46s2 Предпола1 алось, что осаждение постепенно возрастающих количеств атомов меди приведет к плавному уменьшению химической активности подложки Подробно исследованные ранее на большинстве граней монокристалла W свойства сверхтонких пленок Gd, в ряду которых была обнаружена и высокая эмиссионная активность, позволяла надеяться на их ощутимый отклик на модификацию подложки Это и предопределило выбор атомов Gd, в качестве второго коадсорбата Таким образом, объектом исследования являлись системы (112)W-Cu-Gd, (113)W-Cu-Gd и (023)W-Cu-Gd

Научная новизна

1 Впервые в условиях сверхвысокого вакуума (10"и-10"12 мм рт ст по активным компонентам остаточных газов) в одинаковых экспериментальных условиях проведено систематическое исследование динамики формирования работы выхода субмопослойпых и монослоиных пленок Си па плотпоупаковап-ных ((011) и (112)) и ступенчатых ((023), (012), (013) и (ИЗ)) гранях Ш, расположенных по двум зонным линиям ОДК-кристалла (011)—>(001) и

(112)—>(001) в широком интервале темпера1ур подложки (01 температуры жидкого азота до 650 К)

2 На примере изменения эмиссионно-адсорбционных свойств Ос1 экспериментально показана возможность целенаправленного изменения ш Ши физической и химической природы ряда подложек (грани (112), (ИЗ) и (023)\У) путем предадсорбции на них атомов Си

Практическое значение работы:

1 Получены значения работы выхода монослойных пленок Си на плотноупа-кованных ((011) и (112)) и ступенчатых ((023), (012), (013) и (113)) гранях монокристалла Ж при трех температурах формирования слоев меди (Тп = 77, 300 и 650 К)

2 Уменьшение химической активности поверхности граней (112), (ИЗ) и (023) монокристалла '\У, вызванное предадс орбцией контролируемых покрытий Си, при исследовании систем (112^ Си-СД (113)\У-Си-С(1и (023^-Си-Сс1, подтверждает реальную возможность использования специально внесенных добавок для управления свойствами поверхности

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Установлено влияние структуры и температуры подложки на динамику формирования субмонослойных и монослойных пленок Си и значения работы выхода монослойных пленок Си, измеренные в условиях сверхвысокого вакуума, на гранях (011), (112), (023), (012), (013) и (ИЗ) монокристалла при температурах подложки 77, 300 и 650 К

2 Установлено, что предадсорбция атомов Си на поверхности граней (112),

(113) и (023)\^ при Т = 77 К уменьшает их химическую активность

3 Установлено, что величина начального дипольного момента адагома Ос1 чрезвычайно чувствительна к степени модификации поверхности граней (112), (023) и (ИЗ) монокристалла V/ атомами Си при Т =77 К, уменьшаясь в 2-2 5 раза при изменении предадсорбированного покрытия Си от 0 до 1 монослоя

4 Обнаружено, чго при Тп=77 К изменение механизма роста сверхтонких пленок С(1 с послойного (механизм Франка-Ван-дер-Мерве) на образование трехмерных криг талли гои (М па равномерно распределенном мопослоииом покрытии Ос1 (механизм Странского-Крастанова) является следствием изменения физических и химических свойств 1раней (112), (023) и (1модифицированных монослойным покрытием Си

Личный вклад автора. Диссертация написана по материалам исследований, выполненных в лабораюрии физической электроники кафедры элекфоники твердою тела НИИ физики Санкт-Петербургского государственного университета б период 2003-2007 гг Автор получил всю совокупность экспериментальных результатов и принимал активное участие в интерпретации данных и под1 о i овке печатных рабо i

Апробация работы Материалы, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на молодежной научной конференции "Физика и прогресс" (25-27 октября 2006 г , Санкт-Петербург, Россия) и на научных семинарах отдела электроники твердого тела ТТИИ физики им В Л Фока СПбГУ Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 4 печатных работах, перечень которых приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации. Диссерыция сос j ош из введения, чехырех глав и выводов, содержит 128 страниц печатного текста, 54 рисунка и список литературы из 107 наименований Содержание работы

Во введении обосновываехся аК1уальнос!Ь хемы, научная новизна полученных результатов и формулируются защищаемые положения

Первая глава содержит краткий обзор i еоретических работ, посвященных физической природе работы выхода чистых металлов и адсорбции металлических атомов на поверхности металлов Рассмотрены основные современные представления о взаимодействии адсорбированных атомов с металлической подложкой и между собой и о влиянии адсорбированных пленок на свойства металлической поверхности Также приводятся и анализируются имеющиеся в литературе экспериментальные данные по адсорбции атомов Си и Gd и по их совместной адсорбции с другими адсорбатами на отдельных гранях W

Во второй главе описана методика эксперимент а Измерения проводили в отпаянном авшзлекфонноч микроскопе (АЭМ) Мюллера с зондовым о хверс хием, чш давало возможность проводить измерения на отдельных гранях монокристалла во льфрама в одинаковых эксперимен гальных условиях Конструкция прибора позволяла также изучать адсорбцию атомов Си и Gd на интересующих нас гранях монокристалла W в широком интервапе температур подложки (от температуры жидкого азота до повышенных температур) Источники адсорбата представляли собой М-образные танталовые полоски, в углубление которых помещали исследуемые адсорбаты высокой степени чистоты (99 999% для Си и 99 96% для Gd) Работу выхода отдельных граней монокристалла во тгьфрама и покрытой адсорбатом поверхности определяли сравнением наклонов прямых Фау тера-Нордгеймадля всего эмиттера и чистой или покрытой адсорбатом грани и только в случае адсорбции атомов Си на вс ех исследованных транях мы вынужденно использовали другой ( нос об вычисления работы выхода - уравнение Кляйна [1 ] Рабочее давление составляло 10"u-10"umm рт ст по активным компонентам остаточных газов

Третья глава содержит результаты исследования изменения рабо гы выхода <р граней от покрытия каждого из коадсорбатов (атомов Си и Сс1) в отдельности Это необходимо для объективного анализа результатов, полученных при их совместной адсорбции на монокристаллических подложках Ж эмиттера, которые будут представ ясны в главе IV

Адсорбция атомов Си В этом разделе приведены результаты систематического исследования динамики формирования работы выхода <р субмонослой-ных и монослойных пленок меди на гранях монокристалла Ш, расположенных вдоль двух зонных линий ОЦК кристалла (011)—>(001) — грани (011), (023),

(012) и (013) и (112)->(001) - грани (112) и (113) при трех температурах подложки Т температуре жидкого азота (77 К), комнатной температуре (300 К) и при температуре термического равновесия адатомов меди (650 К) Из шесш исследованных граней вольфрама четыре являются ступенчатыми ((023), (012),

(013), (113)) и редко используемыми в качестве подложек Спектр граней V/ и диапазон температур подложек, использованных в процессе адсорбции атомов Си, заметно шире наших потребностей для исследования совместной адсорбции атомов Си и Сс1 Это связано с тем, что на сегодняшний день в литературе отсутствуют систематические исследования по адсорбции Си на гранях XV Имеющиеся данные бессистемны, отрывочны и получены, в основном, на плотноу-пакованных (001) и (011) гранях Ж для термически равновесных слоев Си Поэтому результаты, изложенные в этом разделе, представляют и самостоятельную ценность, так как восполняют существующий пробел Для интерпретации полученных результатов ис пользована модель Смолуховского [2]

Зоннаялиния (011)—>(001) грань (011)]¥ На рис 1 представлены зависимости изменения работы выхода <р грани (011)'МГ от времени напыления атомов Си при температурах подложки 1 п = 77, 300 и 650 К Если при Тп= 77 К (кривая а) в области малых покрытии Си (р резко уменьшается из-за увеличения шероховатости поверхности статистически распределенными на ней адатома-ми Си и усиления локального электрического поля около них, то в области средних и больших покрытий <р изменяется волнообразно, демонстрируя нетривиальную зависимость от покрытия Такое поведение кривой <р(ЬСи), вероятнее всего, обусловлено невозможностью упорядочения пленки Си при такой низкой температуре подложки Хорошее согласие хода полученной зависимос-1и <р@Са) с аналогичными кривыми, полученными методами авшэлектронной микроскопии [3] и КРП [4], отражает специфические особенности роста пленки меди на этой грани, связанные с низкой температурой подложки

При Тп=300 К зависимость <р@Ги) имеет вид, характерный для электроположительных адсорбагсш (кривая Ь) Равномерное и липеиное уменьшение <р от покрытия Си, а также результаты, полученные методами ДМЭ [6] и СТМ [7], свидетельствуют о том, что в этом случае пленка Си формируется путем образования двумерных островков, увеличивающихся по площади с ростом покры-

тия Си За уменьшением <р следует широкий минимум, который является признаком металлизации пленки, переходящий в насыщение работы выхода Выход па шыю cooiiieiciByei завершению формирования монослоя Си и отражает образование пленки с устойчивой структурой Полученная зависимость <p(tCl) находится в хорошем согласии с аналогичными кривыми, полученными меюдами АЭМ [3] и КРП [4, 6, 8]

При Тп=650 К (кривая с) зависимость (p(tCu) состоит из трех слупеней, резко сменяющих одна другую при определенных покрытиях Си Такой необычный ход кривой является следствием, во- Рис 1 Изменение работы выхода ср грани первых, специфической по чусфс- (011)Wom времени напыления атомов меди рической формы W острия, когда гс* при разных температурах подложки крипа его эмиттирующем кончике вояа-77 К^дмваяЬ-ЗООЦхриеаяс-ГЯОК присутствуют одновременно

практически все грани СЩК кристалла, адсорбционная способность которых различна, и во-вторых, высокой подвижности адатомов Си при этой Тп Из-за мелкого потенциального рельефа грани (011), облегчающего миграцию, адато-мы Си покидают грань (011) в ноис ках энер] ешчески более выгодных адсорбционных мест (адмест), оставляя грань "голой" (первая ступень) Именно высокая подвижность обеспечивает возможность адатомам Си последовательно заполнять адместа на разных гранях W эмиттера в соответствии с их энергией связи, которую они могут реализовать для адатомов Си При определенном покрытии Си наблюдается резкий (-0 85 эВ) скачок <р. вызванный не только начавшимся заполнением определенных адмест на самой грани, но и притоком адатомов Си с периферийных граней в силу образовавшегося градиента концентраций, достигшего критической величины Протяженное постоянство ср адсистемы (вторая с гупень кривой с) отражает снова уход поступающих адатомов Си на энергетически более выгодные адместа на периферии Следующий скачок f (~0 25 эВ) связан с заполнением осывшихся незаня'ыми адмест на грани (011), а последняя ступень кривой <р(trJ отражает завершение формирования монослойной пленки Си

tCu, МИН

Как видно из рис 1, кривые <р@Си) ири разных Тп заметно 01 дичаются друг 01 друга, что указывает на существенное влияние температуры подложки на формирование структуры и работы выхода пленок Си на грани (011 )\У

Зонная линия (011)^(001) грани(023), (012), (013)\¥ Эти грани состоят из ступеней мопоатомпои высоты, ширина которых уменьшается по мерс удаления от грани (011) 11 А для (023) до 4 5 А для (013), а плотность их, соответственно, возрастает Террасы ступеней упакованы, как и грань (011)

Поскольку общий ход зависимостей <рфСи) для перечисленных граней при каждой Тп идентичен, то на рис 2 в качестве примера представлены зависимости изменения <р грани (012^ от времени напыления меди 1Си при температурах подложки 77,300 и 650 К Следует отметить, что отличительной, но в то же время и удивительной особенностью изменения (р с ростом покрытия Си на исследованных гранях независимо от Тп (кроме (011) при всех Тп и (023) при Тп = 77 К) является ее неизменное увеличение в области малых покрытий, которое разумно связать с эффектом сглаживания адатомами Си потенциального рельефа подложки (модель Смо-луховского [2]) Адатомы Си устремляются к "изломам" ступеней, т к именно здесь, в углах ступеней они могут наиболее сильно "связаться" одновременно с несколькими атомами подложки По мере заполнения адмест в "изломах" (р адсистемы возрастает и достигает своего максимума ¡^завершении этого процесса при данной Тп Теперь вновь поступающие атомы Си, адсорбируясь на плотноупакованных террасах

граней, увеличивают шероховатость поверхности, что с неизбежностью приведет к локальному усилению электрического поля и уменьшению <д соответственно Если при Тп=77 К на всех ступенчатых гранях после достижения минимума работа выхода изменяется волнообразно, как и на (011)\¥ (см рис 1 кривая«), то при Тл= 300 и 650 К ^после спада достигает ярко выраженного насыщения, которому соответствуют практически одинаковые конечные значения <р пленок Си (<р,ц=4 13-4 20 эВ)

Таким образом, можно утверждать, что при низкой температуре подложки (Т = 77 К) на всех гранях зонной линии (011)—>(001) пленки Си неупорядочены, тогда как, влияние температуры подожки, начиная с комнатной, заметно лишь в области

4.6

4.4

4.2

Рис 2 Изменение работы выхода <р грани (012) XVот времени напыления атомов меди при разных температурах подложки кривая а - 77 К, кривая Ь -300 К, кривая с - 650 К

субмонослоипых покрытии Cu (сравни формы кривых bac рис 2) в силу замедленности миграции адатомов Си при Тп=300 К Однако, монослойные пленки Си при обеих Тп=300 и 650 К имеют одинаковые значения (pni и одинаковые структуры, соответственно

Зонная линия (112)^>(001) грани (112) и (113)W Грань (112), поверхность которой построена из параллельных плотноупакованных рядов атомов, разделенных бороздами атомной глубины, характеризуется резко анизотропным атомным рельефом Тогда как грань (113) состоит из ступеней атомной высоты, узкие террасы которых упакованы аналогично грани (112), и при переходе одной ступени к другой ряды плотноупакованных атомов смещены на один ряд Начальная стадия адсорбции атомов Си на грани (112) при всех Тп также неизменно сопровождается увеличением (радсистемы (рис 3) Учитывая анизотропию подложки и близость величин атомных радиусов W и Си, можно предположить, что первые порции атомов Си с большой долей вероятности "осядут" в бороздах этой грани, представляющих для них глубокие потенциальные ямы По завершении заполнения борозд адатомами Си грань (112) преобразуется в сглаженную поверхность, состоящую из чередующихся рядов атомов W и Си Приэтом поверхностная концентрация атомов возрастает с 8 2х1014смг2 до 16 4x10'4см"2, а <р адсистемы достигает своего максимума Теперь поступающие атомы Си адсорбируются на сглаженной поверхности, выступая над нею и, соотве гственно, уменьшая ф адсистемы вплоть до минимума, последующее увеличение <р является результатом уплотнения пленки меди на "полосатой" поверхности, по завершении которого (р выходит на насыщение С нашей точки зрения, насыщение <р отражает завершение формирования монослоя Си, а практически одинаковая величина <рт, независимо от Ти, свидетельствует о том, что структура пленок Си одинакова Идентичность полученных структур пленок Си при всех Тп жестко задается резко анизотропным атомным рельефом грани (112)

Основываясь на предложенной нами модели последовательности заполнения адмест грани (112) адатомами Си, мы оценили концентрацию, соответствующую моно-с:дойному покрытию, которая ока-

Рис 3 Изменение работы выхода <р грани (112)Ш от времени напыления атомов меди £Си при разных температурах подложки кривая а - 77 К, кривая Ъ — 300 К, кривая с - 650 К

залась равной 24 6х10ысм"2 Интересно отметить, что, использовав зависимость <р(пСи), полученную для храни (112) \У при Г=77 К [3|, и пересчитав нашу кривую (р@Си) в <р(пСи), мы получили концентрацию, соответствующую завершению формирования монослоя Си, которая оказалась равной 24 8x1014см"2 Такое великолепное согласие подтверждает справедливость предложенной нами модели последовательности заполнения адмест па храпи (112)\У аюмами Си

В отличие от грани (112)W, кинетика адсорбции атомов Си и, соответственно, поведение зависимостей <р(£Сц) при всех Тл на ступенчатой грани (1 ^АДА в целом повторяет ход зависимостей <р@Сг1) на ступенчатых гранях, расположенных по зонной линии (011)—>(001), отличаясь лишь в деталях Это свидетельствует о существенной роли наличия именно ступеней на кинетику адсорбции атомов Си

Адсорбция атомов СУ на большинстве граней монокристалла W, включая грани, кошрые были выбраны нами в качестве базовых подложек в экспериментах по совместной адсорбции атомов Си и СсЗ, была подробно исследована в нашей группе ранее [10] Однако мы воспроизвели измерения работы выхода граней (112), (113) и (023)W в процессе адсорбции атомов Сё при Тп = 77 К Использовав полученные в [10] зависимое ли (р(пы) Для интересующих нас граней, мы пересчитали наши зависимости в <р(п

В четвертой главе приводятся результаты исследования влияния изменения физических и химических свойств поверхности граней АУ путем предад-сорбции контролируемых количеств атомов Си на формирование работы выхода субмонослойных и монослойных покрытий Сс!, и на величину начального дипольного момента адатома С«!, характеризующего меру его взаимодействия с подложкой В качестве базовых подложек были выбраны грани (112), (113) и (023)\¥, атомная и электронная структуры которых различны Количество пре-дадсорбируемых атомов Си контролировали по изменению <р адсистемы и варьировали от долей монослойного покрытия, когда адатомы Си присутствуют нанодложке в виде примесных аюмов, до 1 5-2 МС, кшда каждая из подложек была полностью покрыта тонкой пленкой Си, экранирующей поверхность базовой подложки от прямого взаимодействия с адатомами Сс1 Адсорбцию атомов Сс1 на модифицированной атомами Си подложке осуществляли постепенно, порция за порциеи, контролируя их количество также по изменению работы выхода исследуемых адсистем вплоть до ее стабилизации

Величину начального дипольнсл о момента адатома Сс1 р в пределе нулевого покрытия (при п—>0), когда взаимодействием между адатомами Сс1 можно пренебречь, вычисляли, используя формулу Гельмгольца

Дф=4 ппре,

где А(р - изменение работы выхода, п - концентрация адатомов Со), ответственная за это изменение, е - заряд электрона Поскольку кварцевых микровесов в нашем АЭМ не было, то концентрацию атомов Сс1 на модифицированной адатомами меди подложке определяли следующим образом после измерения каж-

дои зависимости <р {на видоизмененной подложке при той же скорости осаждения Ос1 измеряли зависимость (р (на чистой грани Пересчитав, как описывалось выше, кривую^ (1(л) в <р(пы), определяли цену одной порции атомов Ос1 в единицах концентрации Все измерения проведены при Тп=77 К, когда изменение концентрации адатомов за счет их перераспределения между соседними гранями W острия и химическая реакция между атомами Си и Ос1 исключены

На рис 4 в качестве примера представлен сводный график, на котором для наглядное! и и удобства анализа объединены все зависимости изменения работы выхода грани (023)'\¥ от покрытия атомов Си (кривая 1) и от концентрации адатомов Ос1 (кривая 2), а также зависимости <р(п(,г1), полученные на разных предадсорбированных покрытиях Си ( вСц) (кривые 3-6") Каждая из кривых3-6 начинается в точке кривой (р(в1и), соотве!С1вующей указанным предиокрыти-

\М(023)-Си-Сс1, Т = 77 К

0.0 0.5 еСц'МС 1.0 15

п X 1014см"2

йс)

Рис 4 Изменение работы выхода <р грани (023) от покрытия атомами Си (вСи) и концентрации атомов Ой (псл) (кривые 1 и 2, соответственно) Кривые 3-6 — изменения (рот концентрации атомов 0(1, осажденных на различных пред -покрытиях Си 0Си (МС) 3 - 0 14, 4 - 0 27, 5 - 0 77, 6 - 0 95 Все зависимости получены при Тя=77 К Врезка зависимость конечной работы выхода (р^ пленки Ой от величины предпокрытия меди 9Си

УУ(023)-Си-Сс1, Т = 77 К

ям Си На врезке показано изменение конечной работы выхода <рпя пленки Сё от величины предадс орбированно/о покрьпия меди вСи Аналохичные сводные 1ра-фики построены также для граней (112) и (113)\У Несмотря на различия в потенциальном рельефе, электронной структуре и поведении кривых <р(вСи) на исследованных гранях \У, в целом в динамике изменения зависимостей <р(пш) на разных нокрышях Си мною общею

С ростом покрытия Си наблюдается постепенная трансформация немонотонных зависимостей <р(поа) в монотонные Плавный ход зависимостей <р(пда), переходящих в протяженные плато на чистых и модифицированных предпок-рытиями меди подложках при вСи< 1 МС, указывает па послойный рост пленок С(1 (механизм Франка-Ван-дер-Мерве) Однако, на всех исследованных гранях для вСи= 1 М С на участках насыщения кривых <р(пв11) наблюдае гея большой разброс зкенеримешальных шчек, чш свиде!елыл вуех об образовании хрехмер-ных кристаллитов Сс1 на монослойном покрытии Сг1, т е о росте пленки по механизму Странского-Крастанова Т о , ярко выраженное видоизменение хода кривых (р(пСг1) и изменение механизма роста пленок Сс1 является результатом ослабления связи адашмов Ос1 с модифицированной подложкой

Следует отметить, что изменение конечной работы выхода пленок С<1 (рт в зависимости от величины предпокрытия Си наудивлспие невелико и состав ляет все-го± 015 эВнавсехисследованныхгранях (см врезку на рис 4) Это приводит к выводу о том, что конечная работа выхода пленок 0(1 наразных подслоях Си определяется преимущественно адатомами (к!

Для всех зависимостей (р(пы) вычислены значения начально! о дшюльно-ш момента адатома Сс1, которые представлены на рис 5 На всех гранях W с ростом вСи наблюдается заметное уменьшение величиныр от 2 Я Д дчя чистой грани (112)\¥ до 0 9 Д при 6»Си«1 МС и ог 1 9 Д для чистых граней (113) и (023^ до 0 9 Д при 0Си>1МС Существенное уменьшение величины р является убедительным доказательством постепенного ослабления взаимодействия адатома С(1 с подложкой в результате уменьшения ее химической активности по мере модификации адатомами Си Обращает

о-

оо

02

04

в..

0 6 МС

И7(112)-Си-6с|, Т = 77 К

г w(1

"К.

ОБ 0 8 10

ИС

\«(113)-Си-6(1, Т = 77 К

а. 1

о—©_

, мс

Си'

Рис 5 Зависимости изменения начального дипольного момента адатома 677 ры (п~>0) от предпокрытия Си (вСи) при Г, = 77 К а - грань (023) IV, Ъ -грань (112)\¥, с - грань (113)Ш

на себя внимание, что конечная величина начального дипольного момента адато-ма Сс1 на всех исследованных гранях \У, покрытых, по крайней мере, монослоем Си, одинакова (р -09 Д), что, возможно, связано с аморфностью образованных слоев Си на каждой из них

Выводы

1 Изменение работы выхода граней (011), (112), (023), (012), (013) и (113) монокристалла \У, вызванное адсорбцией атомов Си, зависит как от атомной схрукхуры поверхности подложки, так и от ее температуры

2 Отличительной особенностью изменения работы выхода всех исследованных граней при температурах подложки 77,300 и 650 К (за исключением граней (011) при всех Тп и (023) при Тп = 77 К) в зависимости от покрытия Си является ее увеличение в обласш малых покрытий меди

3 Идентичность характера изменения работы выхода ступенчатых граней (023), (012), (013) и(113)W, расположенных вдоль разных зонных линий ОЦК-кристалла, в зависимости от покрытия Си свидетельствует о том, что именно наличие ступеней предопределяет кинетику адсорбции па них атомов Си независимо от температуры подложки

4 Изменение химической природы подложки путем предадсорбции постепенно возрастающих количеств атомов меди на гранях (112), (113) и (023)"\\^ при Т =77 К сопровождается постепенным уменьшением величины начального дипольного момента адатома Сс1 от 2 3 Д на грани (112)^/ и 1 9 Д на гранях (113) и (023)\¥ до 0 9 Д на модифицированных монослойным покрытием Си перечисленных гранях, что свиде1ельствует о нарастающем ослаблении связи адатома Ос1 с подложками по мере их модификации атомами Си

5 Величина начального дипольного момента адатома Сс1 чрезвычайно чувствительна к степени модификации поверхности граней (112), (023) и (ИЗ) монокристалла атомами Си, уменьшаясь в 2-2 5 раза при изменении предад-сорбированного покрытия Си от 0 до 1 монослоя

6 Постепенная трансформация зависимостей (р(пы) по мере возрастания предпокрытия Си при Т=77 К с явно немонотонных, характерных для чистых (112), (113) и (023) граней \¥, на монотонные является следствием постепенного уменьшения химической активности подложек

7 Предадсорбция монослойного покрытия атомов Си на гранях (112), ( ИЗ) и (023при Т =77 К приводит к изменению механизма рост а пленок С(1 с послойного (механизм Франка-Ван-дер-Мерве), который реализуется для покрытий вСи<1МС, на образование трехмерных кристаллитов Сс1 на поверхности равномерно распределенного монослоя Сс1 (механизм Странского-Крастанова) для вСи> 1 МС

8 Несущественные изменения конечной работы выхода <рп1 пленок С<1 на разных покрытиях Си, предадсорбированных на гранях (112), (113) и (023)^¥ при Гл=77 К, указывают на незначительный вклад модифицированной подложки в формирование работы выхода пленок Сс1

В заключение автор благодарит научного руководителя С А Шакирову за иосхановку задачи, обсуждение и шыерпреыцию полученных резулыаюв, АЮ СероваиЕВ Серову, сотрудников НИИ Физики им В А ФокаСПбГУ за помощь в выполнении настоящей работы

Список литературы

1 KleinR //J Chem Phys -1953 -V 21,N 7 -p 1177-1180

2 Smoluchowski R //Phys Rev -1941 -V bO,N 3 -p 661-674

3 КучкаровХО //Дисс насоиск уч степ канд фия-мат наук Ленинград, 1979 Гл 5 с 114

4 ВедулаЮС,Наумовец АГ//Укр физ журнал -1973 -Т 18,№6 -с 1000-1006

5 Po6cpjcМ ,Макхси 4 Химияповерхпосшразделамсылл-iаз -М Мир, 1981 с 85 (Roberts М , МсКее С S Chemistry о Г the metal-gas interface Clarendon Press, Oxford, 1978)

6 Moss A R L, Blott В H //Surf Sei - 1969 -V 17 -p 240-261

7 ReshoftK, Jensen C.Kohlcr U //Surf Sei -1999 -V 421 -p 320-336

8 Bauer E, PoppaH,Todd G, BonczekF //J Appl Phys -1974 -V 45,N12 -p 5164-5175

9 Jones J P, Roberts EW //Surf Sei - 1977 -V 69 -p 185-204

10 Шевченко MA //Дисс насоискуч сгеп.канд.физ.-мат наукЛенишрад, 1989 - 153с

11 Болыпов Л А , Напартович А П , Наумовец А Г, Федорус А Г // УФН — 1977 -Т 122, N 1 - с 125-158

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1 Шакирова С А , Байо И Динамика изменения работы выхода адсисте-мыЛУ(112)/Си//ПисьмавЖТФ -2007 -Т 33, Вып 13 - с 56-63

2 Байо И Влияние предадсорбции Си на формирование работы выхода системы Cd/W(023) // Молодежная научная конференция "Физика и прогресс", 25-27 октября 2006, Санкт-Петербург, с 89-95

3 Байо И Влияние предадсорбции Си на формирование работы выхода системы Gd/W(023) // Тезисы Молодежной научной конференции "Физикаи прогресс", Санкт-Петербург, 2006, с 40

4 Байо И Зависимость величины дипольного момента адатомов Gd от толщины предадсорбированного слоя Си на отдельных гранях монокрис 1 алла вольфрама // Тезисы Молодежной научной конференции "Физика и прогресс", Санкт-Петербург, 2006, с 41

Подписано к печати 14 09 2007 Формат бумаги 60x84 I / 16 . Бумага офсетная Печать ризо графическая. Объем 1 уел п. л

Тираж 100 экз. Заказ № 4039. Отпечатано в отделе оперативной полиграфии ПИИХ С ГШ! "У с оригинал-макета заказчика. 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 26.

тел. 428-40-43,428-69-19

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АДСОРБЦИЯ МЕТАЛЛА НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ

1.1.Представление о чистой поверхности.

1.1.1. Модель "желе".

1.1.2. Метод псевдопотенциала.

1.1.3. Метод функционала плотности.

1.1.4. Зависимость работы выхода от кристаллографических направлений.

1.2. Адсорбированные слои.

1.2.1. Взаимодействие адсорбированного атома с адсорбентом.

1.2.2. Взаимодействие между адатомами.

1.2.3. Работа выхода покрытой поверхности.

1.3. Экспериментальные исследования адсорбции атомов Си и вс! на гранях монокристалла XV.

1.3.1. Адсорбция атомов Си на гранях монокристалла V/.

1.3.2. Адсорбция атомов на гранях вольфрама.

ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Устройство автоэлектроиного микроскопа (АЭМ).

2.2. Источники адсорбатов.

2.3. Вакуумные условия.

2.4. Измерительная схема.

2.5. Выбор рабочего режима.

2.6. Определение работы выхода адсорбированных систем.

ГЛАВА III. АДСОРБЦИЯ АТОМОВ МЕДИ И ГАДОЛИНИЯ НА ОТДЕЛЬНЫХ ГРАНЯХ МОНОКРИСТАЛЛА ВОЛЬФРАМА.

3.1. Адсорбция атомов меди на отдельных гранях монокристалла W.

3.1.1. Адсорбция атомов меди на гранях, расположенных по зонной линии (011)—>(001) монокристалла вольфрама.

3.1.1.1. Адсорбция атомов Си на грани (011)W.

3.1.1.2. Адсорбция атомов Си на ступенчатых гранях монокристалла W: (023), (012) и (013).

3.1.2. Адсорбция атомов меди на гранях, расположенных по зонной линии (112)->(001) монокристалла вольфрама: грани (112) и (113).

3.2. Адсорбция атомов Gd на гранях (112), (113) и (023) W.

ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРЕДАДСОРБИРОВАННОГО ПОКРЫТИЯ Си НА ЭМИССИОННО-АДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СВЕРХТОПКИХ ПЛЕНОК Gd IIA ГРАНЯХ (112), (113) И (023) МОНКРИСТАЛЛА ВОЛЬФРАМА.

4.1. Влияние предадсорбции атомов Си на гранях (112), (113) и (023) монокристалла W на формирование работы выхода субмонослойных и монослойных пленок Gd при температуре подложки 77 К.

4.2. Влияние предадсорбированных покрытий Си изменяемой толщины на грани (023)W на формирование работы выхода субмонослойных и монослойных пленок Gd при комнатной температуре подложки.

ВЫВОДЫ.

Десятки лет активного изучения процессов на поверхности твердых тел явились периодом плодотворного накопления знаний как о поверхности твердого тела, так и об адсорбированных на ней пленках. Полученный обширный экспериментальный материал показал, что физико-химические свойства тонкопленочных структур зачастую неожиданны, а порою экзотичны. Поэтому нет сомнения в том, что тонконленочные твердые тела представляют собой новое состояние вещества, и их объединение в особый класс материалов закономерно. Неизменная востребованность пленочных систем в таких областях науки и техники, как микро- и наноэлектроника, гетерогенный катализ, физическая электроника, материаловедение и др. стимулирует поиск новых объектов. В целях расширения спектра тонкопленочных структур исследователи обратились к более сложным адсорбционным системам, образующимся, например, при совместной адсорбции атомов разной химической природы. При этом один из коадсорбатов может использоваться в качестве добавки для изменения свойств поверхности. Влияние такой добавки может приводить как к повышению химической активности поверхности, так и к её ослаблению, а иногда и к полной пассивации подложки, изменяя тем самым свойства тонкопленочной системы. Таким образом, чем больше будет исследовано сложных адсистем, тем эффективнее можно будет управлять поверхностными свойствами подложки с помощью специально внесенных добавок.

В настоящей работе была поставлена задача исследовать влияние постепенного изменения физической и химической природы подложки (грани путем предадсорбции контролируемых количеств атомов Си на формирование работы выхода субмонослойных и монослойных покрытий С(1, одного из представителей редкоземельных металлов (РЗМ), и на изменение величины начального дипольного момента адатома 0(1, отражающего меру его взаимодействия с подложкой. Основными подложками служили разные как по потенциальному рельефу, так и по электронной структуре грани (112), (113) и (023) монокристалла вольфрама. В качестве добавок для изменения свойств подложки были выбраны атомы одного из благородных металлов - Си, имеющие относительно простую электронную структуру внешних электронных оболочек - Зв104з1 - по сравнению с таковой у атомов базовой подложки \У - бсНбБ2. Предполагалось, что осаждение постепенно возрастающих количеств атомов меди приведет к плавному уменьшению химической активности подложки. Подробно исследованные ранее на большинстве граней монокристалла свойства сверхтонких пленок Ос], в ряду которых была обнаружена и высокая эмиссионная активность, позволяла надеяться на их ощутимый отклик на модификацию подложки. Это и предопределило выбор атомов Ос1, в качестве второго коадсорбата. Таким образом, объектом исследования являлись системы: (112)\¥-Си-Ос1, (113)\У-Си-Ос1 и (023)\У-Си-Ос1.

Диссертация состоит из четырех глав.

Первая глава содержит краткий обзор теоретических работ, посвященных физической природе работы выхода чистых металлов и адсорбции металлических атомов на поверхности металлов. Рассмотрены основные современные представления о взаимодействии адсорбированных атомов с металлической подложкой и между собой и о влиянии адсорбированных пленок на свойства металлической поверхности. Также приводятся и анализируются имеющиеся в литературе экспериментальные данные но адсорбции атомов Си и Ос1 и по их совместной адсорбции с другими адсорбатами на отдельных гранях W.

Во второй главе описаны конструкция экспериментального прибора и схема измерительного стенда, изложены метод получения сверхвысокого вакуума, определения работы выхода, дано описание источников адсорбата.

Третья глава содержит результаты исследования динамики формирования работы выхода <р сверхтонких пленок меди на гранях (011), (023), (012), (013), (112) и (113) монокристалла \¥ при трех температурах подложки Тп - температуре жидкого азота (77 К), комнатной температуре (300 К) и температуре термического равновесия адатомов меди (650 К). Следует отметить, что из шести граней использованных в качестве подложки, четыре: ((023), (012), (013) и (113)) являются ступенчатыми, что представляет особый интерес в силу специфики их атомной структуры и чрезвычайно редкого использования этих граней в качестве подложек. Совокупность полученных данных позволяет выявить как влияние структуры, так и температуры подложки на динамику формирования работы выхода субмонослой-ных и монослойиых пленок Си на величину работы выхода монослойных пленки Си на исследованных гранях монокристалла В этой главе также приведены результаты изменения работы выхода граней (023), (112) и (113)\У в процессе адсорбции атомов вс! при Тп = 77 К.

В четвертой главе рассмотрены динамика формирования работы выхода сверхтонких пленок Сс1 и изменение начального дипольиого момента адатома Ос1 на поверхности граней (112), (113) и (023) монокристалла вольфрама при постепенном изменении химической природы и, соответственно, электронной структуры подложек путем предадсорбции разного количества атомов меди: от одиночных атомов до покрытий в 1.5-2 монослоя (МС). Большинство измерений были проведены при температуре иодложки Тп = 77 К, когда поверхностная миграция адатомов практически отсутствует, что исключает вероятность их перераспределения между соседними гранями острия. Чтобы оценить влияние температуры подложки, было проведено исследование формирования работы выхода сверхтонких пленок Gd на разных подслоях Си на грани (023)W также при комнатной температуре подложки (Тп= 300 К). Анализ полученных данных позволил сделать вывод о том, что в результате постепенной модификации адатомами Си химической природы подложки (W) уменьшается ее химическая активность.

Научная новизна работы

1. Впервые в условиях сверхвысокого вакуума (10'и-10'12 мм.рт.ст. по активным компонентам остаточных газов) в одинаковых экспериментальных условиях проведено систематическое исследование динамики формирования работы выхода субмонослойных и монослойных пленок Си на плот-ноунакованных ((011) и (112)) и ступенчатых ((023), (012), (013) и (ИЗ)) гранях W, расположенных по двум зонным линиям ОЦК-кристалла: (011)—>(001) и (112)—>(001), в широком интервале температур подложки (от температуры жидкого азота до 650 К).

2. На примере изменения эмиссионно-адсорбционных свойств Gd экспериментально показана возможность целенаправленного изменения in situ физической и химической природы ряда подложек (грани (112), (113) и (023)W) путем предадсорбции на них атомов Си.

Практическое значение работы:

1. Получены значения работы выхода монослойных пленок Си на плот-ноупакованных ((011) и (112)) и ступенчатых ((023), (012), (013) и (113)) гранях монокристалла при трех температурах формирования слоев меди (Тп = 77,300 и 650 К).

2. Уменьшение химической активности поверхности граней (112), (113) и (023) монокристалла \У, вызванное предадсорбцией контролируемых покрытий Си, при исследовании систем (112)\¥-Си-Сс1, (113)\У-Си-Сс1 и (023)\¥-Си-С(1, подтверждает реальную возможность использования специально внесенных добавок для управления свойствами поверхности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Установлено влияние структуры и температуры подложки на динамику формирования субмонослойных и монослойных пленок Си и значения работы выхода монослойных пленок Си, измеренные в условиях сверхвысокого вакуума, на гранях (011), (112), (023), (012), (013) и (113) монокристалла \У при температурах подложки 77, 300 и 650 К.

2. Установлено, что предадсорбция атомов Си на поверхности граней

112) (ИЗ) и (023)ири Тп= 77 К уменьшает их химическую активность.

3. Установлено, что величина начального дипольного момента адатома Сс1 чрезвычайно чувствительна к степени модификации поверхности граней (112), (023) и (ИЗ) монокристалла атомами Си при Тп= 77 К, уменьшаясь в 2*2.5 раза при изменении предадсорбированного покрытия Си от 0 до 1 монослоя.

4. Обнаружено, что при Тп= 77 К изменение механизма роста сверхтонких пленок вс! с послойного (механизм Франка-Ван-дер-Мерве) на образование трехмерных кристаллитов Сс1 на равномерно распределенном моно-слойном покрытии вс! (механизм Странского-Крастанова) является следствием изменения физических и химических свойств граней (112), (023) и

113)\¥, модифицированных мопослойпым покрытием Си.

Выводы:

1. Изменение работы выхода граней (011), (112), (023), (012), (013) и (113) монокристалла вызванное адсорбцией атомов Си, зависит как от атомной структуры поверхности подложки, так и от ее температуры.

2. Отличительной особенностью изменения работы выхода всех исследованных граней при температурах подложки 77, 300 и 650 К (за исключением граней (011) при всех Тп и (023) при Тп=77 К) в зависимости от покрытия Си является ее увеличение в области малых покрытий меди.

3. Идентичность характера изменения работы выхода ступенчатых граней (023), (012), (013) и (113)А¥, расположенных вдоль разных зонных линий ОЦК-кристалла, в зависимости от покрытия Си свидетельствует о том, что именно наличие ступеней предопределяет кинетику адсорбции на них атомов Си независимо от температуры подложки.

4. Изменение химической природы подложки путем предадсорбции постепенно возрастающих количеств атомов меди на гранях (112), (113) и

023)\¥ при Тп=77 К сопровождается постепенным уменьшением величины начального дипольного момента адатома от 2.3 Д на грани (112)\У и 1.9 Д на гранях (113) и (023)\У до 0.9 Д на модифицированных монослой-ным покрытием Си перечисленных гранях, что свидетельствует о нарастающем ослаблении связи адатома вс! с подложками по мере их модификации атомами Си.

5. Величина начального дипольного момента адатома 0(1 чрезвычайно чувствительна к степени модификации поверхности граней (112), (023) и (113) монокристалла \У атомами Си, уменьшаясь в 2-2.5 раза при изменении предадсорбированного покрытия Си от 0 до 1 монослоя.

6. Постепенная трансформация зависимостей (р(пС4) по мере возрастания предпокрытия Си при Тп=77 К с явно немонотонных, характерных для чистых (112), (113) и (023) граней \У, на монотонные является следствием постепенного уменьшения химической активности подложек.

7. Предадсорбция монослойного покрытия атомов Си на гранях (112), (113) и (023^ при Т=77 К приводит к изменению механизма роста пленок С(1 с послойного (механизм Франка-Ван-дер-Мерве), который реализуется для покрытий 0Си<1 МС, на образование трехмерных кристаллитов вс! на поверхности равномерно распределенного монослоя вс! (механизм Странского-Крастаиова) для вСи> 1 МС.

8. Несущественные изменения конечной работы выхода <рт пленок Сс1 на разных покрытиях Си при Т=77 К, предадсорбированных на гранях (112), (113) и (023)\¥", указывают на незначительный вклад модифицированной подложки в формирование работы выхода пленок Сс1.

1. LangN.D. Self-consistent proprieties of the electron distribution at a metal surface // Sol. State Comm. 1969. - V. 7, N. 15. - p. 1047-1050.

2. Lang N.D, Konh W. Theory of metal surface: charge density and surface energy// Phys. Rev. B. 1970. - V. 1, N. 12. - p. 4555-4568.

3. Gunnarson 0., Jonson H., Lundqvist B. Descriptions of exchange and correlation effects in homogeneous electron systems // Phys. Rev. 1979. -V. B20,N.8.-p.3136-3164.

4. Juretschke H. J. Exchange potential in the region of a free-electron metal // Phys. Rev. 1953. - V. 92, N. 5. - p. 1140-1144.

5. Smith J. R. Self-consistent many electron theory of electron work function and surface potential characteristics for selected metals // Phys. Rev. -1969.-V. 181, N. 2. p.522-529.

6. Appelbaum J. A., Hamann R. D. Variational calculation of the image potential near a surface // Phys. Rev. 1972. - V. 6B, N. 4. - p. 1122-1130.

7. Lang N. D., Konh W. Theory on metal surface: work function // Phys. Rev. B. 1971. - V. 3, N. 4. - p. 1215-1223.

8. Харрисон У. Псевдопотепциалы и теория металлов. М.: Мир, 1968.-360 с.

9. Hodges L., Watson R. Е., Ehrenreich Н. Renormalized atoms and band theoiy of transition metals // Phys. Rev. B.-1972. V. 5,N.10. - p. 3953-3971.

10. Heine V. s-d interaction in transition metals // Phys. Rev. 1967. - V. 153, N. 3. - p. 673-682.

11. Hubbard J. The approximation calculation of electronic band structure // Proc. Phys. Soc. (London). 1967. - V. 92. p. 921-937.

12. Levin K., Liebsch A., Benneman К. H. Simple model for the electronic density of states near transition metal surface: application to ferromagnetic

13. Ni // Phys. Rev.В. 1973. - V. 7, N. 7. - p. 3066-3073.

14. Fulde P., Luther A., Watson R. E. Surface of transition metals // Phys. Rev B. 1973. - V. 8, N. 2. - p. 440-452.

15. Knor Z. The interplay of theory and experiment in field of surface phenomena of metals.- in: Surface and defect properties of solids, ed. by H. W. Robert and J. H. Thomas, The Chem. Soc. London, 1977, p. 139-178.

16. Kerker G. P., Но К. M., Cohen M. L. Self-consistence electronic structure of transition metal surface: the Mo (001) surface // Phys. Rev. -1978. V. B18, N. 10. - p. 5473-5483.

17. Posternac M., Krahauer Ii., Freemann D. D., Koelling D. D. Self-consistent electronic structure of surfaces: surface resonances on W(100) // Phys. Rev. 1980. - V. B21, N. 12. - p. 5601-5612.

18. Ashcroft N. W. Electron-ion pseudopotentials in metals // Phys. Rev. -1966.-V. 23, N. l.-p. 48-50.

19. Фоменко B.C. Эмиссионные свойства материалов. Киев: Наукова думка, 1981.-340 с.

20. Hohenberg P., Konh W. Inhomogeneous electron gas // Phys. Rev. 1964. -V. 136, N. 3. - p. B864-B871.

21. Kohn W., Sham L. J. Self-consistent equations including exchange correlation effects // Phys. Rev. 1965. - V. 140, N. 4A. - p. 1133-1138.

22. Елинсон M. И., Васильев Г. Ф. Автоэлектронная эмиссия.- М.: ГИФМЛ, 1958. -272 с.

23. Шуппе Г. Н. Эмиссионные параметры граней монокристаллов вольфрама, молибдена и тантала (чистых и грязных) // Изв. АН СССР, сер. физ. 1966. - Т. 30, N. 12. - С.1936-1941.

24. Шуппе Г. Н. Электронная эмиссия металлических кристаллов. Ташкент:изд. САГУ, 1959. 204 с.

25. Smoluchowski R. Anisotropy of the electronic work function of metals // Phys. Rev. 1941. - V. 60, N. 3. - p. 661-674.

26. Sidorski Z. Formation of metallic layer from individual atoms // Appl. Phys.A. 1984. - V. 33, N. 213. - p. 225.

27. Gurney R. W. Theory of electrical double layer in adsorbed films // Phys. Rev. -1935. V. 47. - p. 479-482.

28. Gadzuk J. W. Resonance tunneling spectroscopy of atoms adsorbed on metal surfaces theory // Phys. Rev. 1970. - V. Bl, N. 5. - p. 2110-2129.

29. Anderson P. W. Localized magnetic states in metal // Phys. Rev. 1961. -V. 124,-p. 41-53.

30. Walch S. P., Goddard W. A. Theoretical studies of О and S overlayers on the (001) surface of nickel // Solid state commun. 1977. - V. 23, N. 12. -p. 907-910.

31. Adachi H. Claster model investigation of chemisorption for chalcogene on Ni //J. Phys. Soc. 1979. - V. 46, N. 5. p. 1671-1972.

32. Schrieffer J. R. Theory of chemisorption //J. Vac. Sci. And Technol. -1972.-V. 9, N. 2.-p. 561-568.

33. Бурмистрова О.П. Взаимодействие адсорбированных атомов с плотноупакованными гранями металлов. Диссертация на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук, Ленинград, 1980. 116 с.

34. Самсонов Г. В., Прядко И. Ф., Прядко Л. Ф. Конфигурационная модель вещества. Киев: Наукова думка, 1971. - 230 с.

35. Lang N. D, Williams A. R. Self-consistent theory of the chemisorption of Li, H and О on metal surface // Phys. Rev. Lett. 1975. - V. 34, N. 9. -p. 531-534.

36. Дунаевский С. М. Взаимодействие ионов с поверхностью металлов // ФТТ. 1977. - Т. 19, №. 10, с. 3062-3067.

37. Ishida Н. Theory of the alkali metal chemisorption on metal surfaces // Phys. Rev. B. 1988. - V. 38, N. 12. -p. 8006-8022.

38. Теория хемосорбции. Под ред. Дж. Смита.- М.: Мир, 1983. 333 с.

39. Браун О. М. Теоретические модели хемосорбции на металлах // Укр. физ. журн. 1978. - Т. 23, № 8. - с. 1233-1255.

40. Браун О. М., Медведев В. К. Взаимодействие между частицами, адсорбированными на поверхности металлов // УФН. 1989. - Т. 157, Вып. 4. - с.631-666.

41. Браун О. М., Ильченко Л. Г., Птушинский Э. А. Адсорбция щелочных атомов на поверхности переходных металлов с учетом потенциала изоб ражения // ФТТ. 1980. - Т. 22, Вып. 6. - с. 1649-1655.

42. Габович А. М., Ильченко JT. Г., Пашицкий Э. А., Романов 10. А. Экранировка зарядов и фриделевские осцилляции электронной плотности в металлах с разной формой поверхности // ЖЭТФ. 1978. -Т. 25, Вып. 1.-с. 153-159.

43. Большов Л. А. Термодинамика моноатомных адсорбированных пленок // ФТТ. 1978. - Т. 13, N. 6. - с. 1674-1684.

44. Давыдов 10. С. Электронное состояние адатомов при больших степенях покрытия // ФТТ. 1978. - Т. 20, Вып. 6. - с. 1752-1757.

45. Давыдов 10. С. О неоднородном зарядовом распределении в адсорбированном слое // ФТТ. 1979. - Т. 21, Вып. 6. - с. 1649-1655.

46. Давыдов 10. С. Об особенностях адсорбции атомов лантана на вольфраме // Физика металлов и металловедение. 1978. - Т. 46, Вып. 2.-с. 241-246.

47. Давыдов Ю.С. Зависимость электронного состояния адатомов от их концентрации // ФТТ. 1977. - Т. 19, Вып. 11.-е. 3376-3381.

48. Muscat J. P., Newns D. М. The interpretation of work function variation in alkali chemisorption from the atomic viewpoints // Phys. C.: J. Sol. St. Phys. 1974. - V. 7, N. 15. - p. 2630-2644.

49. Muscat J. P., Newns D. M. Atomic theory of work function variation in alkali-adsorption on transition metals // Sol. St. Comm. 1972. - V. 7, N. 5. -p. 737-741.

50. Grimley Т. В., Walker S. M. Interaction between adatoms on metal and their effect on heat of adsorption at low surface average // Surf. Sci. 1969. -V. 14, N. 2. - p. 395-406.

51. Einstein T. L., Schriffer J. R. Indirect interaction between adatoms on a tight-binding solid // Phys. Rev. B. 1973. - V. 7, N. 8. - p. 3629-3648.

52. Lau К. H., Kohn W. Indirect long-range oscillatory interaction between adsorbed atoms // Surf. Sci. 1978. - V. 75, N. 1. - p. 69-85.

53. Большов JI. А., Напартович А. П., Наумовец А. Г., Федорус А. Г. Суб мопослойцные пленки на поверхности металлов // УФН. 1977. - Т. 122, № 1.-е. 125-158.

54. Наумовец А. Г., Птушинский 10. Г. Исследование электронно-адсорбционных явлений на поверхности металлов в ИФ АН УССР // Укр. физ. журн. 1979. - Т. 24, № 2. - с. 215-228.

55. Taylor J. В., Langmuir I. Evaporation of atoms, ions and electrons from cesium films on tungsten // Phys. Rev. 1933. - V. 44, N. 6. - p. 423-458.

56. Гаврилюк В. M. Адсорбция атомов бария и молекул окиси бария на вольфраме // Укр. физ. журн. 1959. - Т. 4, № 6. - с. 734-749.

57. Гаврилюк В. М. Взаимодействие электроотрицательных атомов илимолекул, адсорбированных на поверхности металла // Кинетика и катализ. 1961. - Т. 2, N. 4. - с. 497-506.

58. Rasor Н. S., Warner С. Correlation of emission processes for adsorbed alkali films of metal surfaces //. Appl. Phys. 1964. - V. 35, N. 9. - p. 2589-2600.

59. Levine J. D., Giftopoulos E.P. Adsorption physics of metallic partially covered by metallic particles. I. Atom and ion desorption energies // Surf. Sci. 1964. - V. 1, N. 2. - p. 171-193.

60. Гифтопулос E. П., Левин Дж. Изменение работы выхода металлов при нанесении на них пленочных металлических покрытий // Эффективные термокатоды. 1964. - Вып. IV. -с. 237-250.

61. Гифтопулос Е. П., Штейнер Д. Орбитальная электроотрицателыюсть и физические свойства биметаллических адсорбционных систем // Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую в топливных элементах. 1970. - Т. 95, № 6. - с. 137-149.

62. Lang N. D. Theory of work-function changes induced by alkali adsorption // Phys. Rev. 1971. - V. B4, N. 12. - p. 4234-4245.

63. Овчинников А. П., Царев Б. H. Адсорбция и автоэлектронная эмиссия пленок натрия на гранях монокристалла вольфрама и рения // ФТТ.- 1967. Т. 9, № 7. - с. 1927-1934.

64. Harper J. М. Е., Rodbell К. P. Microstructure control in semiconductor metallization //, J. Vac. Sci. Technol. 1997. - V. В15. - p. 763-779.

65. Andriacacos P. C., Uzoh C., Dukovic J. O, Horcans J., Deliganni H. Damascence copper electroplating for chip interconnections // IBM. Res. Develop. 1998. - V. 42. - p. 567-574.

66. Gross M. E, Lingk C. // Proceed. Adv. Metalization Conf. Colorado Spring CA.- 1998.-p. 55.

67. Ashworth F. Field Emission Microscopy // Ad van. Electron. 1951. -V.3.-p. 1-42.

68. Melmed A.J. Adsorption and diffusion of copper on tungsten //J. Chem. Phys. 1965. - V. 43, N. 9. - p. 3057-3062.

69. Polanski J., Sidorski Z. Adsorption of copper on tungsten; measurements on single crystal planes // Surf. Sci. 1973. - V. 40. - p. 282-294.

70. Jones J. P. The adsorption of copper on tungsten // Proc Roy. Soc. 1965. - V. A284, N. 1399. - p. 469-487.

71. Sugata E., Takeda K. Adsorption and nucleation of silver on tungsten // Phys. Status Solidi. 1970. - V. 38. - p. 549-557.

72. Jones J. P. Adsorption of silver on tungsten // Surf. Sci. 1972. - V. 32. -p. 29-44.

73. Gyftopoulos E. P, Levine J. D. Work function variation of metals coated by metallic films //. Appl. Phys. 1962. - V. 33. - p. 67.

74. Moss A. R. L., Blott В. H. The epitaxial growth of copper on the (110) surface of a tungsten single crystal studied by LEED, Auger electron and work function techniques // Surf. Sci. 1969. - V. 17. - p. 240-261.

75. Sidorski Z., Wojciechowski K. F. Dependence of the work function on the degree of coverage of alkaline metals adsorbed on tungsten // Acta Phys. Polon. 1971. - V. A40. - p. 661.

76. Taylor N. A LEED study of the epitaxial growth of copper on the (110) surface of tungsten // Surf. Sci. 1966. - V. 4, N. 1. - p. 161-194.

77. Bauer E., Poppa H., Todd G., Bonczek F. Adsorption and condensation of Cu on W single-crystal surfaces //J. Appl. Phys. 1974. - V. 45, N. 12. -p. 5164-5175.

78. Кучкаров X. О., Владимиров Г. Г. Совместная адсорбция атомов Си и

79. Ва на некоторых гранях вольфрама // ЖТФ. 1979. - Т. 49, № 8, -с. 1708-1709.

80. Ведула 10. С., Наумовец А. Г. Адсорбция бария на монокристаллических пленках меди, серебра и железа // Укр. физ. журн. 1973. - Т. 18, № 6. -с. 1000-1006.

81. Владимиров Г. Г., Магкоев Т. Т., Румп Г. А. Адсорбция атомов Ti, Сг и Си на поверхности Мо(011) // Поверхность. Физика, химия, механика.- 1990.-Т.5.-с.20-24.

82. Bauer Е., Poppa Н. A comparison of the initial growth of metal layers on Mo(110) and W(110) surfaces //Thin Solid Films. 1984. - V. 121, N. 2. -p. 159-173.

83. Mroz A., Sidorski Z. Contact potential measurements of the adsorption of copper on (112) oriented tungsten crystal // Acta Phys. Polon. 1976. -V. A49, N. 4. - p. 437-443.

84. Jones J. P., Roberts E. W. Adsorption of copper on single crystal planes of tungsten // Surf. Sci. 1977. - V. 69. - p. 185-204.

85. Sidorski Z., Szelwicki Т., Dworecki Z. Adsorption of copper on tungsten low index planes at various substrates temperatures: field emission microscopy study // Thin Solid Films. 1981. - V. 75. - p. 87-104.

86. Melmed A.J. Epitaxial growth of Cu on W field emitters //. Chem. Phys.- 1963. V. 38, N. 6, - p. 1444-1445.

87. Melmed A.J. Nucleation and epitaxial growth of Cu on W //J. Appl. Phys.- 1965. V. 36, N. 11. - p. 3585-3589.

88. Reshoft К., Jensen С., Kohler U. Atomistic of epitaxial growth of Cu on W(110)// Surf. Sci. 1999. - V. 421. - p. 320-336.

89. Hiroshi M., Masafumi K., Fumio I., Terumi T. A field ion microscope study on vapor deposition of copper on tungsten // Thin Solid Fjlms. 1995. -V. 254.-p. 103-110.

90. Тейлор К., Дарби M. Физика редкоземельных соединений. М.,: Мир, 1974.-374 с.

91. Гончар Ф. М., Смерека Т. П., Степановский С. И., Бабкин Г. В. Адсорбция тербия и гадолиния на грани (111) кристалла вольфрама // ФТТ. 1988. -Т.30,№ 12.-е. 3541-3544.

92. Шевченко М. А. Адсорбция атомов редкоземельных элементов иттриевой подгруппы на гранях монокристалла вольфрама. Дисс. на соик. уч. степ. канд. физ.-мат. наук. Ленинград. 1989. 153 с.

93. Kolaczckiewicz J., Bauer Е. The adsorption of Eu, Gd and Tb on the W(110) surface // Surf. Sci. 1986. - V. 175, N.3. - p. 487-507.

94. Медведев В. К, Смерека Т. П., Степановский С. И., Гончар Ф. М., Каменецкий Р. Р. Адсорбция тербия и гадолиния на грани (100) кристалла вольфрама // ФТТ. 1991. - Т. 33, № 12. - с. 3603-3606.

95. Шакирова С. А., Шевченко М. А. Адсорбция атомов гольмия на гранях монокристалла вольфрама// ФТТ. -1990. Т. 32, № 3. - с. 688-693.

96. Гупало М. С., Медведев В. К., Смерека Т. П., Бабкин Г. В., Палюх Б. М. Адсорбция лантана на грани (001) монокристалла вольфрама // ФТТ.- 1977. Т. 19, № 10. - с. 2955-2959.

97. Гончар Ф. М., Медведев В. К., Смерека Т. П., Лозовый Я. Б. Адсорбция гадолиния и диспрозия на грани (112) монокристалла вольфрама //

98. ФТТ. 1987. - Т. 29, № 9. - с. 2833-2836.

99. Shakirova S. A., Serova Е. V. Work function measurements of Gd/W(lll) with and without silicon interface layers: field emission study // Surf. Sci. 1999. - V.422.-p. 24-32.

100. Shakirova S. A., Scrova E. V. Production of the two-dimensional submonolayer Gd silicides on the W(001) plane: a field emission study // Surf. Sci. 2006. - V. 600. - p. 4365-4368.

101. Roboz P. Investigation of the gas adsorption of tungsten tips by means of a field emission microscope // Acta. Phys. Hung. 1962. - V. 14, N. 4. -p. 319-329.

102. Miiller E.W. Work function of tungsten single crystal planes measured by the field emission microscope //J. Appl. Phys. 1955. - V. 26, N. 6. - p. 732 - 737.

103. Савицкий E. M., Терехова В. Ф. Металловедение редкоземельных металлов. М.: Наука, 1975. - 271 с.

104. Young R. D., Miiller Е. W. Progress in field emission work function measurements of atomically perfect crystal planes //Appl. Phys. 1962. -V.33, N.l. - p. 91-95.

105. Klein R. Investigation the surface of oxygen with carbon on tungsten with . the Field Emission Microscope //. Chem. Phys. 1953. - V. 21, N. 7.-p. 1177-1180.

106. Schmidt L. D., Gomer R. Adsorption of potassium on tungsten //. Chem. Phys. 1965. - V. 42, N. 10. - p. 3573-3598.

107. Schmidt L.D., Gomer R. Adsorption of potassium on tungsten: measurements on single-crystal planes //J. Chem. Phys. 1966. - V. 45, N. 5.-p. 1605-1623. I