طیف سنجی افت انرژی الکترون بازتابی برای شناسایی نانولایه ها، مطالعه موردی SrTiO3

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 عضو هیات علمی- 1گروه فیزیک، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران 2پژوهشکده نیمه‌هادی‌ها، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران

2 گروه فیزیک، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

با تکنیک طیف سنجی افت انرژی الکترون بازتابی(REELS)، در انرژی کم می‌توان خواص الکترونیکی لایه‌های نازک و نانو ساختارها و ساختار الکترونی سطح را تعیین کرد. در این مقاله، با استفاده از سطح مقطع ناکشسان تجربی REELS به دست آمده به روش توگارد – چورکن دورف، تابع دی الکتریک تیتانیت استرانسیم با روش یوبرو- توگارد تعیین می‌شود. سطح مقطع تئوری با توافق خوبی با تجربی در انرژی 1423 و زاویه‌ی ورودی و خروجی °35، °15 به دست آمد. علاوه بر این، توزیع زاویه‌ای پارامتر تحریک پذیری سطح برای این بلور در انرژی‌های 1000، 1423، 2000، 2500و 3000 تعیین شد. در این راستا از تعریف پائولی و توگارد، که به عنوان تغییر در احتمال تحریک پذیری یک الکترون که بواسطه حضور سطح در مقایسه با الکترون در حال حرکت در محیط نیمه بی‌نهایت است، استفاده شد. محاسبه این پارامتر بر پایه‌ی سطح مقطح پاشندگی ناکشسان دیفرانسیلی الکترون، به‌دست آمده از نرم افزار QUEELS که برای طیف افت انرژی الکترون بازتابی معتبر است، می-باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Characterization of Nanofilms by Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy, SrTiO3 as Case Study

نویسندگان [English]

  • Shaaker Hajati 1
  • Jamileh Deris 2
1 Academic member, 1Department of Physics, Yasouj University, Yasouj, Iran 2Department of Semiconductors, Materials and Energy Research Center (MERC), Karaj, Iran
2 Department of Physics, Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده [English]

The electronic properties of thin films and nanostructures as well as the surface electronic structure can be obtained using Reflection electron energy loss technique at low energy. In this work, dielectric function of SrTiO3 is obtained by Yubero-Tougaard method using the experimental inelastic cross section obtained by Tougaard-Chorkrndorf method. Theoretical cross section obtained at energy 1423 eV, incidence angle 15 and exit angle 35 was found to be in good consistence with experimental cross section. In addition, the angular distribution of surface excitation parameter for this crystal was determined at energies 1000, 1423, 2000, 2500 and 3000 eV. To this end, the definition presented by Pauly and Tougaard was used which relies on the variation in excitation probability at surface and moving in semi-infinite medium. This parameter was calculated based on the differential inelastic electron dispersion cross section using QUEELS software which is valid for reflection electron energy loss spectrum.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reflection electron energy loss spectroscopy
  • Dielectric function
  • Surface excitation parameters
  • SrTiO3

[1] S. Tougaard, F. Yubero, Ver 1.2, QUASES, 1998-2004, Software for Quntitative REELS and Determination of Inelastic Electron scattering Cross Sections.

[2] G.L. Tan, L.K. Denoyer, R.H. French, A. Ramos, M. Gautier-Soyer, Y.M. chiang, Materials Research Society Symposium Proceedings 178 (2004).

[3] R.F. Egerton, Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscopy. 2nd ed. New York: Plenum, (1996).

[4] S. Hajati, Quantitative Electron Spectroscopy of Nanostructures; REELS, dielectric properties, XPS, composition and nano-imaging, (2009) Thesis.

[5] S. Tougaard, J. Kraaer, Inelastic-electron-scattering cross sections for Si, Cu, Ag, Au, Ti, Fe, and Pd, Physical ReviewB 43 (1991) 1651-1661.

[6] R.H. Ritchee, Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films, Physical Review 106 (1957) 874-881.

[7] C.H. Lanier, A. Van de walle, Atomic-scale structure of the SrTiO3(001)-c(6×2) reconstruction: Experiments and first-principles calculations, Physical Review B 76 (2007) 045421.

 

[8] K. Van Benthemand, C. Elasser,Bulk electronic structure ofSrTiO3: Experiment and theory, Journal of Applied Physics 90 (2001) 6156-6164.

[9] F. Paumier, V. Fouquet, M.J. Guittet, M. Gautier-Soyer, R.H. French, G. Tan, Y.M. Chiang, M. Tang, A. Ramos, S.Y. Chung, Reflection electron energy loss spectroscopy of nanometric oxide layers and of their interfaces with a substrate, Materials Science and Engineering A 422 (2006) 29–40.

 

[10]F. Yubero, J.M. Sanz, B. Ramskov, S. Tougaard, Model for quantitative analysis of reflection-electron-energy-loss spectra: Angular dependence, Physical Review B 53 (1996) 9719-9727.

 

[11] N. Paully, S. Tougaard, Theoretical determination of the surface excitation parameter for Ti, Fe, Cu, Pd, Ag, and Au, Surface Science 601(2007) 5611-5615.

 

 [12] F. Yubero, S. Tougaard, Quantitative Analysis of Reflection Electron Energy-loss Spectra, Surface and Interface Analysis 19, (1992) 269-273.

 

 [13] B. Lesiak, A. Kosinski, Infuence of Recoil Effect and Surface Excitations on the Inelastic Mean Free Paths of Electrons in Polymers, Acta Physics A 109 (2006) 789-800.