Методика определения среднего размера ансамбля нанокластеров на поверхности подложки при помощи методов РФЭС, ОЭС, ОРР

Нанокластеры Au/ВОПГ
СТМ и ПЭМ изображения нанокластеров Au
Нанокластеры Au/SiO2
50×50 нм2
7×7 нм2
50×50 нм2
7×7 нм2

а
б
в
г
СТМ-изображения нанокластеров Au/ВОПГ, сформированных методом ИЛО за N=10 (a), 100 (б), 200 (в) и 400 (г) импульсов осаждения. Размер изображений 50×50 нм.
Распределения по диаметрам нанокластеров Au/ВОПГ, полученных ИЛО за N=10 (1), N=100 (2), N=200 (3), N=400 (4) импульсов при концентрации осажденного вещества С=0.9÷25.5 ат.%, построенные по результатам обработки СТМ изображений, нормированные на наиболее вероятное значение диаметра нанокластера dmax.

ПЭМ изображения нанокластеров Au, полученных магнетронным напылением на поверхность углеродной пленки и полученные из них распределения кластеров по размерам [D. Dalacu, E.B. Klemberg-Sapieha, L. Martinu // Surf. Sci. 472 (2001) 33]
Что делать, если изображений нанокластеров нет?

h
Приближение двумерной формы
суммарная площадь
кластеров
общая площадь
поверхности
степень покрытия
поверхности
SΣ
hэфф
Интенсивность рассеянных
- Электронов
- Ионов
Фотоэлектронов
hэфф =θh

Приближение полусферической формы
суммарная площадь
кластеров
общая площадь
поверхности
степень покрытия
поверхности
SΣ
R=d/2

Приближения:
Ансамбль монодисперсных частиц, то есть полагается, что все частицы абсолютно одинакового размера
Не учитывается эффект затенения
Не учитывается зависимость длины свободного пробега электрона (иона) от размера кластеров
Необходимость в дополнительном измерении одного из параметров d (и/или h) и θ
h
hэфф=θh Определяется через ОРР

Спектроскопия рассеяния медленных ионов.
Классификация методов рассеяния ионов:
- СРМИ (LEIS), Е=0,1 – 10 кэВ;
- СРСИ (MEIS)
- СРБИ (HEIS), Е=0,01 – 2 МэВ;
- ОРР (RBS), Е > 2 МэВ
Получаемая информация:
1) Элементный состав поверхности образца (положение линий);
2) Относительная концентрация поверхностных атомов (интенсивность линий);
3) Структура поверхностной решетки (угловые зависимости);
4) Химическое состояние поверхностных атомов (тонкая структура, иногда).
Особенности метода СРМИ: Глубина зондирования один-два атомных слоя поверхности, вследствие:
1) ослабления интенсивности ионного пучка по мере его проникновения вглубь образца вследствие большого сечения рассеяния;
2) увеличения вероятности нейтрализации ионов, рассеянных на глубоких поверхностных слоях.
Историческая справка. Первое применение РМИ для исследования поверхности (1967).

СРМИ. Кинематический фактор.
знак «+» при рассеянии на тяжелом атоме,
знак «-» при рассеянии на легком атоме
Учет неупругих потерь энергии – фактор Q:
Сечение рассеяния определяется потенциалом взаимодействия иона и атома-рассеивателя