Зарядовый обмен при рассеянии атомной частицы на поверхности твердого тела тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.ВЛомоносова

ргБ ОД

1 - дьн

'.О.С-С

УДК 537.534 На правах рукописи

ГУСЕВ Максим Юрьевич

ЗАРЯДОВЫЙ ОБМЕН ПРИ РАССЕЯНИИ АТОМНОЙ ЧАСТИЦЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Специальность 01.04.04. - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1996

Работа выполнена на физическом факультете Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Научный руководитель - доктор физико-математических наук, профессор Александров А.Ф.

Официальные оппоненты;

доктор физико-математических наук Чибисов М.И.

(Российский Научный Центр "Курчатовский институт") доктор физико-математических наук, профессор Оксенгенлер Б.Л. (Институт Ядерной Физики АН, Узбекистан)

Ведущая организация - Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

часов на заседании диссертационного совета К.053.05.22 по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

Защита состоится

Автореферат разослан

1996 г.

диссертационного совета

к.ф.-м.н.

ученый секретарь

В.А.Кубарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Диссертация обобщает исследование различных аспектов проблемы электронного обмена при рассеянии атомной частицы на поверхности твердого тела.

Актуальность работы. Проблема электронного обмена является одной из фундаментальных проблем теоретической физики. Процесс электронного обмена лежит в основе таких физических явлений, как перезарядка при атомных столкновениях, образование молекул из отдельных атомов, адсорбция, взаимодействие заряженных частиц с поверхностью и т.д. Кроме того, проблема электронного обмена непосредственно связана с проблемой локализованных и квазилокализованных электронных состояний в твердых телах. Интерес к этой проблеме обязан, в частности, и наиболее актуальным на сегодняшний день проблемам микроэлектроники, а именно созданию поверхности с заданными свойствами и контроль получаемых результатов.

История теоретического исследования процессов зарядового обмена насчитывает около шестидесяти лет, начиная с работ Ландау, Розена и Зеннера (1932 год). До семидесятых годов проблема рассматривалась в рамках задачи электронного обмена при атомных столкновениях. Последние двадцать лет активно исследовалась проблема электронного обмена при взаимодействии атомных частиц с поверхностью твердого тела. Это связано с особым интересом к поверхности и процессам на ней происходящим.

Несмотря на большое внимание к этой проблеме, имеется ряд важных вопросов, не получивших до настоящего времени адекватного теоретического описания.

К таким вопросам, прежде всего следует отнести проблему электронного обмена с ограниченной зоной электронных состояний поверхности. Действительно, последовательное рассмотрение процесса зарядоиого обмена проведено' к настоящему времени лишь в двух предельных случаях, а именно, в предположениях, что электронные состояния непрерывного спектра поверхности, участвующей в электронном обмене с атомной частицей, образуют либо бесконечно узкую, либо бесконечно широкую энергетическую зону. В первом случае рассмотрение сводится к исследованию перезарядки в двухуровневой системе. Свойства этой модели подробно изучались в теории атомных столкновений. Было показано, что для резонансной и квазирезонансной перезарядки характерна осциллирующая зависимость вероятности электронного обмена от энергии налетающих частиц. Однако, следует заметить, что область применимости приближения, в котором зона конечной ширины заменяется бесконечно узкой, весьма ограничена. Область применимости другого приближения, согласно которому состояния непрерывного спектра образуют бесконечно широкую зону, также весьма ограничена. В частности, оно не описывает ситуацию, когда электронный уровень атома расположен вблизи дна или потолка валентной зоны, либо вообще находится в зоне запрещенных состояний. Поэтому ряд известных экспериментальных результатов по перезарядке атомов на поверхности не находит объяснения в рамках этого приближения. Таким образом, большой интерес представляет исследование проблемы перезарядки в общем случае, т.е. без каких-либо ограничений на вид зонного спектра и положение "атомного" уровня энергии.

Другим важным аспектом теории зарядового обмена при рассеянии атомной частицы на поверхности твердого тела является

проблема перезарядки при скользящем рассеянии. Суть проблемы состоит в том, что при описании зарядового обмена при скользящем рассеянии возникает необходимость учитывать действие различных факторов способных существенным образом изменить картину зарядового обмена. Одним из таких факторов является изменение заселенности зонного спектра поверхности в системе координат, связанной с движущейся атомной частицей, что фактически является следствием преобразований Галилея. Вторым важным фактором является воздействие периодической атомной структуры поверхности на перезарядку при скользящем рассеянии. Это приводит к возникновению периодического во времени возмущения, следствием чего является возможность нерезонансных электронных переходов. К настоящему времени не было предложено теории, которая бы последовательно учитывала эти эффекты с единой точки зрения.

Следующий актуальный вопрос, возникающий в связи с рассматриваемой проблематикой, - применимость кинетического уравнения для описания процессов зарядового обмена. Обычно возможность использования кинетического уравнения связывается с возможностью квазиклассического описания. Это приводит либо к требованию высокой температуры зонньгх электронов, либо к требованию быстрого изменения положения электронного уровня атомной частицы в процессе зарядового обмена. Данные условия ведут к отсутствию интерференционных эффектов и, как следствие, к возможности квазиклассического описания посредством кинетического уравнения. Однако, эти требования очень сильно ограничивают область применимости кинетического уравнения. Вплоть до настоящего времени не было предложено метода, который бы позволил снять данные ограничения с области применимости

кинетического уравнения. В связи с этим предлагаемый в настоящей работе подход к данной проблеме представляет большой интерес.

Еще один важный вопрос, слабо изученный к настоящему времени, - влияние локального электрон-электронного взаимодействия на электронный обмен атомной частицы с поверхностью.

Большой научный интерес, который представляет описанный круг задач, незавершенность теоретических представлений и известная дискуссионность различных сторон проблемы зарядового обмена и явились основой постановки настоящей работы.

Целью работы является теоретическое исследование влияния на зарядовый обмен при рассеянии атомной частицы на поверхности твердого тела следующих факторов:

а) особенностей электронного спектра твердого тела (и, в первую очередь, его ограниченности),

б) параллельного к поверхности компонента скорости атомной частицы,

в) локального межэлектронного взаимодействия;

а также разработка методов расчета процессов резонансного электронного обмена при рассеянии атомной частицы на поверхности металла.

На защиту выносятся следующие основные положения, определяющие научную новизну полученных в диссертации результатов:

- Ограниченность зонного спектра может приводить к неэкспоненциальному характеру распада электронного состояния атомной частицы и, как следствие, немонотонной (осциллирующей) зависимости вероятности перезарядки как функции обратной скорости атомной частицы.

- Эффект параллельного поверхности компонента скорости атомной частицы при скользящем рассеянии может быть сведен к использованию новых эффективных параметров в картине резонансной перезарядки (эффективной плотности и заселенности электронных состояний поверхности). При этом, в большинстве ситуаций, реализуемых в экспериментах по скользящему рассеянию, эффективные параметры таковы, что зарядовый обмен может быть описан с хорошей точностью в рамках кинетического уравнения.

- Внутриатомное кулоновское взаимодействие электронов может привести к существенному изменению скорости электронного обмена.

Предложенная диаграмная техника для расчета коэффициентов кинетического уравнения позволяет описать перезарядку на широких металлических зонах в рамках кинетического уравнения во всех случаях с любой заданной точностью.

Научная и практическая ценность. Полученные результаты позволили объяснить ряд экспериментальных данных по рассеянию ионов на поверхности кристаллов, характеризующихся сложным энергетическим спектром. Данные результаты могут оказаться важными и с точки зрения разработки перспективных методов диагностики поверхности пучками атомных частиц, т.к. позволяют связать результаты зарядового обмена с особенностями зонного спектра поверхности. Кроме того, проведенный анализ процессов перезарядки открывает перспективы прогнозирования оптимальных условий для ионной стимуляции процессов на поверхности, которая лежит в основе современных перспективных технологий. Разработаны методы расчета электронного обмена при перезарядке атомной частицы на широких металлических зонах и при скользящем рассеянии. Ряд результатов может быть также полезен для

дальнейшего развития теории релаксации в сильно коррелированных системах.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ. Результаты исследований, которые вошли в диссертационную работу, были доложены на XV и XIV Международных конференциях по атомным столкновениям с твердым телом (Лондон, Канада, 1993; Линз, Австрия, 1995), на XI Международном симпозиуме по неупругому взаимодействию ионов с поверхностью (Вангеруг, Германия, 1996), на X и XII Конференциях по взаимодействию атомных частиц с твердым телом (Звенигород, Россия, 1991, 1995).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Она содержит 150 страниц машинописного текста, включая 25 рисунков и список литературы из 101 наименований,

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении дана общая характеристика работы. Обоснована актуальность темы, сформулирована цель и определены задачи исследования, кратко изложена научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава носит обзорный характер. В ней подробно рассказывается о построении модели для описания электронного обмена при атомных столкновениях, обсуждаются сделанные приближения, рассматриваются модели наиболее характерных случаев и методы их решения. Далее в первой главе обсуждаются особенности построения модели перезарядки при взаимодействии атомной частицы с поверхностью твердого тела, рассматривается предел "бесконечно

широкой зоны", в котором задача допускает точное решение. Приведен краткий обзор работ, наиболее ярко отражающих современное состояние проблемы.

Вторая глава посвящена детальному анализу влияния особенностей зонного спектра и, прежде всего, его ограниченности на процесс зарядового обмена.

Анализ проводится на основе нестационарной модели Андерсона-Ньюнса без учета кулоновского взаимодействия электронов на атомной частице. Согласно модели, налетающему атому ставится в соответствие невырожденный уровень еа , который взаимодействует с зонными состояниями Гамильтониан модели

имеет вид:

Н(Я(0) = Т.в(к)с\с1а +

к,а к,а

(1)

где ¿1, а'а (с-^, аа)- операторы рождения (уничтожения) электронов со спином а соответственно в блоховском состоянии | к) ив невырожденном атомном состоянии |а), К{{) - расстояние между атомом и поверхностью в момент времени / ( движение атома

предполагается классическим ), еп{Я(1)) - положение атомного уровня

V,

энергии в момент времени /, //Щ/ - матричный элемент

гибридизации атомного и зонного состояний, нормированный на объём системы V.

Изначально проводится анализ для модельного случая ступенчатого включения и выключения взаимодействия и постоянного положения электронного уровня атомной частицы еа :

Х(1)=9(1)9(т -г) (2)

(Тк — -характерное время взаимодействия, и - компонент

скорости движения атомной частицы перпендикулярный к поверхности кристалла)

В рамках данной модели удается получить точное выражение для заселенности электронного состояния атомной частицы как функции времени взаимодействия т без каких-либо ограничений на вид зонного спектра и положение атомного уровня еа :

№

п( -но) = п(т)~ [лг (-со) + л/ кх>;]

Т^ ехр(-шт) О* (со)

'2я

Ш ехр(-шт) —с?г (*)

(3)

Здесь (?™(а>)- равновесная запаздывающая функция Грина электронного состояния атома, - фермиевское распределение, пс(-ж) -исходная заселенность электронного состояния атома.

Характер временной зависимости п(г) подробно исследован

для случаев частично заполненной "широкой зоны" 1 №

(А(а>) = к — уА б(со - с(к)) = А = соп$(\а) и полностью заполненной 'г

или пустой ограниченной зоны с Л(ео) = А = сотпри Ет1„ < а < Етал и А(со) = 0 вне интервала £„„] (аналог поверхностной зоны). Также проведено качественное рассмотрение более сложной зависимости А(т) . В приближении "широкой зоны" показано, что классическое кинетическое уравнение для п(х) справедливо лишь в невырожденном случае Т»Г, где Г = 2А - ширина электронного уровня атомной частицы, Т - температура зонных электронов. В противоположном случае (Т7« Г} существенно проявляют себя квантовые интерференционные эффекты. Зависимость п( г) приобретает осциллирующий характер, что весьма напоминает картину дифракции на полубесконечном экране (роль которого в данном случае играет резкий край распределения Ферми).

В случае полностью заполненной п^ = / или пустой я- = О ограниченной зоны с постоянной А(о>) внутри разрешенного участка спектра, исследовано влияние двухмерных особенностей Ван-Хова на поведение п(т). Анализ в данном случае сводится к изучению поведения функции г ■ Показано, что Фурье-образ "атомной" функции Грина О"'(а) имеет в нижней полуплоскости комплексной плоскости Ъ три полюсных особенности. Полюс с конечной мнимой частью отвечает экспоненциальному (резонансному) распаду атомного состояния | а). Два полюса с бесконечно малыми мнимыми частями соответствуют локальным уровням, отщепившимся от краев зоны в результате взаимодействия "атом"-зона. Помимо полюсных особенностей функция (р '"¡(0) имеет неполюсные - разрезы, связанные с неаналитическим поведением Л(т) в точках окончания спектра (особенности Ван-Хова), что приводит к наличию во временном представлении функции неэкспоненциально затухающих членов. Эти члены играют определенную роль в ситуации, когда "расстояния" между еа и точками окончания спектра меньше

ширины уровня Г. В этом случае асимптотическое поведение таких вкладов имеет вид: ехр{1Е<т1паах)т) ^ . где АIV = Епах - Етт -

ширина зоны, и напоминает вклад некоторых эффективных состояний с энергиями Е(а1„тах).

Таким образом, зависимость заселенности от времени может интерпретироваться как результат интерференции > эффективных состояний с энергиями, совпадающими с положениями Ван-Хововских особенностей спектра и образующимися в результате взаимодействия квазистационарными и , локализованными состояниями. - > "

Далее в главе 1 проводится анализ других моделей временного поведения гибридизации. Показано, что для случая произвольного закона изменения гибридизации л (t) может быть получено точное выражение для заселенности как функционал атомной функции Грина-Келдыша:

n(t) = (a* (t)á(tj) = n(t0)\G™(t, t0)\2

+ \]dtldt2l(tl)M.t2) 4 SKI4 exp{-is(k)(tl -12 ))GZ (t, t, КС (t, t2)

(4)

n^QTaili>h) удовлетворяет уравнению: & 0l GZ(t, t0) = 5(1-10)+ ]dt,£"(t,i.) G:¡(t„t0), (5)

где

& ~o'(t) = i^-ejt) (6)

= WWU^ZKГ exp(-ie(k)(t-t,)) (7)

' к

Получены асимптотически точные по скорости движения атомной частицы и выражения для заселенности электронного состояния атома для случаев полностью пустой либо полностью заполненной зоны электронных состояний и двух различных моделей временного поведения гибридизации.

Первая модель - модель экспоненциального поведения гибридизации:

X(R) = exp(~Y»\t\) (8)

При этом предполагается, что плотность электронных состояний поверхности такова, что отщепленных локализованных состояний в результате взаимодействия "атом"-зона не образуется. Показано, что при данном модельном законе изменения гибридизации никаких качественных вкладов от интерференционных

эффектов, обусловленных ограниченностью зонного спектра, не наблюдается.

Вторая модель временного поведения гибридизации - модель,

имеющая участок насыщения (участок адиабатического развития): [ ехр(у(и /■+ Ь)) , о ( к —£ МЮ = \^о(0 , <1 (9)

[ ехр(-у(иг-Ь)) , и 1> I

(Ю)

Показано, что при данной модельной зависимости временного поведения гибридизации результат зарядового обмена определяется интерференцией "экспоненциально распадающегося" электронного состояния атома и эффективных состояний с энергиями, совпадающими с положениями точек окончания электронного спектра поверхности.

Таким образом, для появления осцилляций в энергетическом распределении рассеянных атомных частиц необходимо наличие адиабатического участка изменения гибридизации атомного и зонного состояний. В этом случае на участке адиабатического изменения гибридизации возникает устойчивая интерференционная картина как результат интерференции эффективных состояний с энергиями, совпадающими с положениями Ван-Хововских особенностей спектра и образующимися в результате взаимодействия квазистационарными и локализованными состояниями. Последующее неадиабатическое выключение гибридизации приводит к сохранению интерференционного вклада в амплитуду конечного состояния электрона на атомном уровне.

Полученные результаты позволяют объяснить ряд экспериментов по осциллирующему рассеянию ионов на поверхности твердого тела.

где:

Яо(0 1

а лш

Третья глава диссертации посвящена исследованию влияния параллельного поверхности компонента скорости атомной частицы на зарядовый обмен при скользящем рассеянии.

В рамках модели Андерсона-Ньюнса: ,

Н(ЩО) = +

к ¿г к/у

+чос,аа) (Н)

рассматривается движение атомной частицы параллельно кристаллической поверхности твердого тела. Для простоты рассмотрения в качестве модели поверхности выбирается простая двухмерная решетка. Анализ задачи в узельном представлении позволяет получить параметры для модели Андерсона-Ньюнса в к -пространстве: матричный элемент гибридизации и энергию электронного состояния движущейся атомной частицы. При этом оказывается, что матричный элемент гибридизации 1/^(0 содержит в

себе как фазовые множители, являющиеся следствием преобразований Галилея к системе отсчета, связанной с движущейся атомной частицей, так и периодическую по времени функцию, описывающую влияние кристаллического потенциала поверхности. На основе полученных параметров анализируется собственно энергетическая часть атомной функции Грина:

^ 0,^) = ехр(-к(к)0~^)) (12)

Она содержит две принципиально разные части - когерентный терм, зависящий лишь от разности времен t~t¡í и некогерентный терм. Когерентный терм приводит к формированию новой стационарной эффективной плотности состояний А0(а>) (где и - скорость параллельного движения), взаимодействующей с электронным уровнем движущегося атома, и, как следствие, к новому устойчивому

положению и ширине резонанса. Второй - некогерентный - приводит к быстрым осцилляциям положения и ширины резонанса вокруг нового устойчивого положения. В этом смысле задача является квантовым аналогом задачи П.Л.Капицы о движении классической частицы в быстро осциллирующем поле. Оказывается, что период осцилляций положения и ширины резонанса при реализуемых в эксперименте скоростях значительно меньше характерных времен зарядового обмена, а амплитуда мала по сравнению с характерными масштабами задачи. Это позволяет пренебречь некогерентным термом в рассматриваемой ситуации. В результате задача сводится к квазистационарной, что позволяет описывать ситуацию на языке новой эффективной плотности состояний А,(а) и новой эффективной заселенности пп (е>) эффективных состояний, которая получается при сходных предположениях из анализа общего выражения для зарядового состояния атомной частицы, Анализ и пи(со) показывает, что в большом диапазоне параллельных поверхности компонент скорости учет перпендикулярного к поверхности компонента скорости атомной частицы в задаче зарядового обмена с хорошей точностью может быть проведен в рамках квазиклассического кинетического уравнения.

Предложенный подход привлекается для объяснения результатов по образованию ионов 0~ при скользящем рассеянии атомов кислорода на поверхности 1лЕ.

Четвертая глава диссертации посвящена исследованию влияния межэлектронного кулоновского взаимодействия на рассеиваемой атомной частице на процесс зарядового обмена. Рассмотрение базируется на модели Андерсона-Ньюнса с локальным кулоновским взаимодействием электронов на атомном центре:

Н = ^е(к)с1с1а + ^¿Я

к,а к,а

+ + (13)

В рамках данной модели рассматривается перезарядка

рассеивающегося иона на полностью заполненной зоне электронных

состояний поверхности.

Первым анализируется предельный случай бесконечного

кулоновского взаимодействия. Волновая функция в данном случае

имеет простой вид:

Т(0 = Ш\0)\%) + „(ОКс-к в|0)\%) (14)

где 10) - вакуумное состояние атомных электронов, слэтеровский детерминант, соответствующий полностью заполненной зоне электронных состояний поверхности. Вероятности отсутствия электронов в электронном состоянии атома и заполнения его одним электроном даются выражениями:

Ро(= ¡V+°°/>Г

(15)

к,о' ' 1

Получены выражения для вероятностей Р0 и Р1 для случая "широкой зоны" и произвольного закона изменения гибридизации Х(Х). Сравнение полученных результатов со случаем отсутствия

кулоновского отталкивания электронов на атомном центре показало, что вероятность Рй для обоих случаев совпадает, тогда как Р]

существенно различна. Это связано с тем, что вследствие возможности парного заполнения электронного состояния атома в случае [/ = О , невзаимодействующие электроны "живут" в более широком пространстве состояний, чем сильно взаимодействующие

электроны. Поэтому для случая 1/= 0 вероятность Р1 не равна 1 - Р0 как для случая и = оо. Анализ временного поведения заселешгостей электронного состояния атома с определенной проекцией спина в этих двух ситуациях показывает, что скорость экспоненциального распада существенно различна.

Следующая модельная ситуация, рассмотренная в данной главе перезарядка на полностью заполненной зоне электронных состояний поверхности в рамках модели мгновенного включения и выключения взаимодействия (2). Оказывается, что в этом случае задача допускает точное решение без каких-либо ограничений на вид зонного спектра и величину межэлектронных корреляций на атомном центре. В рамках модели ступенчатого включения задача фактически сводится к поиску двухчаспгчных функций Грина:

&2О0) = ~1{0\т{к(1)к(1)Ь1(0)Ь;(0))\0)

62г/г,0) = -¡(0\т{4г,(<)к(()ь:(О)ь:(0)}\0) (16)

Данная проблема решается посредством построения ряда теории возмущений по оператору Н1 = и&а-аи'г и точного суммирования

данного ряда. На основе полученных общих результатов анализируется случай перезарядки на конечной зоне электронных состояний поверхности. При этом используется лоренцева аппроксимация электронной спектральной плотности атомной частицы. Проведенное рассмотрение показало, что в зависимости от величины межэлектронного взаимодействия возможна реализация одного из двух режимов распада двухдырочного состояния, отличающихся скоростью релаксации электронной заселенности с определенной проекцией спина. Ширина переходной области между этими режимами определяется видом особенности Ван-Хова в верхней точке окончания спектра.

Пятая глава диссертации посвящена исследованию применимости кинетического уравнения для описания зарядового обмена с "широкой зоной" электронных состояний поверхности.

Задача рассмотрена в рамках модели Андерсона-Ньюнса (1). В случае широкой зоны электронных состояний поверхности заселенность электронного состояния атомной частицы удовлетворяет уравнению:

)

= -Г(0п(0 + Гс(0 (17)

Л

где:

/с = ^dsf(e,T)j2Â(t)\ \dt,42A(iJ exp{-is (!, - ¡^(tjJ-c.A

2к

(18)

^Î2Â(tj^]dtj2A(l7) exp{-is (i, - t))Gïa(t,t,) - c. c.j (19)

t,ti) - запаздывающая атомная функция Грина: G Ta(t,t,) = -iB(t - t])exp\ -i]g>(t2)dtj

(20)

Ч>(0 = е.(0-Щ1) (21)

Л(а, О = я\1 (0\2 ¿г - е(Ц = Л(0 = солй|. (22)

* к

/(е,Т)~ распределение Ферми.

Проведенный анализ выражений (18,19) показал, что выражения для коэффициентов "захвата" (18) и "потери" (19) могут быть представлены в виде:

Гс = 2А(1)\С1е Г(е,Т)Рт(Ё,0 (23)

Г = 2АО)№ р„(е,0 (24)

где по аналогии с равновесным случаем введена новая характеристика системы - "квазидинамическая спектральная плотность электронного состояния атома" рт(е,1). Продолжая аналогию с равновесным

случаем, вводится "квазидинамическая функция Грина" G^(B,t), связанная с paa(s,t) обычным соотношением:

PJs,t) = ~-lmGZ(s,t) (25)

ж

Показано, что функция GTa(c>0 может быть представлена в виде бесконечного ряда по степеням о (перпендикулярного к поверхности компонента скорости атомной частицы). При этом первый член разложения соответствует адиабатическому пределу (у = 0):

&•>(*>0=s_J) + iA(t) (26)

Показано, что членам этого ряда могут быть поставлены в соответствие графические диаграммы, построенные на "голых" адиабатических функциях (26). При этом диаграмный ряд допускает суммирование по правилам, аналогичным обычным файнмановским правилам суммирования. В результате удается получить уравнение Дайсона для квазвдинамической функции Грина б-"1(г.,1). Решение этого уравнения позволяет получить формальное выражение для функции GTje, t):

e.eA) + J(0.M(e,t) (27)

Массовый оператор M(s,t) дается рядом неприводимых собственно энергетических частей по степеням v и описывает динамические эффекты (эффекты "памяти").

В качестве примера использования полученной техники рассматривается случай, который заведомо не описывается в рамках квазиклассического кинетического уравнения :sa-const, Т = 0. При этом, в качестве приближения для массового оператора M(s,t) выбираются таены первого порядка по и. Расчет для случая экспоненциальной модели изменения гибридизации (8) показывает хорошее согласие с известным для данного случая точным результатом. Помимо этого, обсуждается концепция "точки

вмораживания" заселенности атомного уровня на языке квазидинамической спектральной плотности.

В заключении представлены основные выводы из диссертационной работы:

1. Проанализирован наиболее общий случай, возникающий при перезарядке на ограниченной зоне электронных состояний поверхности. Показано, что осциллирующая зависимость вероятности перезарядки как функции обратной скорости рассеиваемой атомной частицы есть результат интерференции, возникающей на адиабатическом участке изменения гибридизации образующихся в результате взаимодействия квазилокализованных и локализованных состояний с эффективными "состояниями", совпадающими по энергии с положением точек окончания электронного спектра поверхности. Данные эффективные "состояния" описывают бреговски отраженную от кристалла электронную волну. Полученные результаты позволили объяснить ряд экспериментальных данных по осциллирующему рассеянию ионов на поверхности.

2. Рассмотрено влияние параллельного поверхности компонента скорости атомной частицы на процесс зарядового обмена. Показано, что эффект параллельной скорости сводится к появлению новых эффективных параметров необходимых для адекватного описания в рамках представлений резонансного электронного обмена эффективной плотности и заселенности электронных состояний поверхности.

3. Предложен метод расчета перезарядки при скользящем рассеянии для широкого круга реализуемых в эксперименте ситуаций - от перезарядки на широких металлических зонах до перезарядки на узкой зоне диэлектрика. Метод основан на идее применимости кинетического уравнения к системам, описываемым новыми

эффективными параметрами. Предложенный метод, в частности, позволяет объяснить механизм формирования ионов О' при скользящем рассеянии атомов кислорода на поверхности LiF.

4. Показано, что влияние внутриатомного кулоновского взаимодействия электронов на перезарядку не сводится только к появлению дополнительного источника неадиабатичности за счет формирования Кондо-пика. Показано, что кулоновское взаимодействие электронов на атомном центре может привести к существенному изменению скорости зарядового обмена.

5. Предложена диаграмная техника расчета коэффициентов кинетического уравнения, что позволяет описать перезарядку на широких металлических зонах с любой заданной точностью в рамках кинетического уравнения. Настоящая техника, в частности, описывает ситуации, которые принципиально не могут быть рассмотрены в рамках квазиклассического кинетического уравнения.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гусев М.Ю., Клушин Д.В., Уразгильдин И.Ф., Шаров C.B., "Влияние особенностей зонного спектра на перезарядку атомов при их столкновении с поверхностью", ЖЭТФ, 1993, том 103, стр. 21022115.

2. Клушин Д.В., Гусев М.Ю., Уразгильдин И.Ф., "Механизмы формирования зарядового состояния атомной частицы при ее отлете от поверхности твердого тела", ЖЭТФ, 1994, том 106, стр. 225-243.

3. Urazgil'din I.F., Gusev M.Yu., Klushin D.V., Sharov S.V., "Effect of Band Structure on Charge Exchange during Atom- Surface Collisions", Phys. Rev. B, 1994, vol. 50, pp. 5582- 5586.

4. Гусев М.Ю., Клушин Д.В., Шаров C.B., Уразгильдин И.Ф., "Теория зарядового обмена атомной частицы с ограниченной зоной

электроннных состояний поверхности", ЖЭТФ, 1996, том 109, стр. 562-580.

5. Гусев М.Ю., Уразгильдин И.Ф. "Модель Ландау-Зинера для вторичной ионной эмиссии. " Матер. X Всесоюз. конф. "Взаимодействие ионов с поверхностью", М., 1991, т.1, с.194-196.

6. Klushin D.V., Gusev M.Yu., and Urazgil'din I.F., "Features of Electronic Exchange During Ejection of Atomic Particle from a Solid Surface" in : Proc. of the 15-th Internat. Conf. on Atomic Collisions in Solids, London (Canada) July 1993, p.B50.

7. Гусев М.Ю., Клушин Д.В., Уразгильдин И.Ф., Шаров С.В., 'Теория зарядового обмена атомной частицы с ограниченной зоной электроннных состояний поверхности", Матер. XII Междунар. конф. "Взаимодействие ионов с поверхностью", 5-8 сентября 1995г., Звенигород, М., Том 1, стр. 149-152.

8. Gusev M.Yu., Klushin D.V., Sharov S.V., Urazgil'din I.F., "Charge exchange between an atomic particle and a finite band of electron states of the surface", 16th Internat. Conf. on Atomic Collisions in Solids (ICACS 16), July 17-21, 1995, linz, Austria, A43.

9. Gusev M.Yu., Klushin D.V., Sharov S.V., Urazgil'din I.F., "The effect of surface electronic structure on charge exchange in atom-surface collisions", 13th Internat. Vacuum Congress/ 9th Internat. Conf. on Solid Surfaces (IVC-13/ICSS-9), 25-29 September, 1995, Yokohama, JAPAN, p.426.

10.Merino J., Lorente N., Gusev M.Yu. and Flores F., "Resonant transfer processes in H* - Al collisions", 11th Internat. Workshop on Inelastic Ion Surface Coffisons (IISC 11), 22-27 September, 1996, Wangerooge, Germany, p.56.

11.Gusev M.Yu., Lorente N., Merino J. and Flores F., "Charge exchange during grazing scattering off Si and LiF surfaces", 11th Internat. Workshop on Inelastic Ion Surface Collisions (IISC 11), 22-27 September, 1996, Wangerooge, Germany, p.32.