Upload
kermit-ruiz
View
27
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Auger és fotoelektron spektrumok –az inelasztikus háttér modellezése. Egri Sándor Debreceni Egyetem, Kísérleti Fizika Tanszék ATOMKI. Az inelasztikus háttér. Detektálás. detektor. A közeghatár átlépése: Felületi veszteség. felület. Tömbi veszteség: - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Auger és fotoelektron spektrumok –az inelasztikus háttér modellezése
Egri Sándor
Debreceni Egyetem, Kísérleti Fizika Tanszék
ATOMKI
Az inelasztikus háttér
Intrinsic veszteség:
A hirtelen megjelenő lyuk hatása
Tömbi veszteség:
energiát ad át a delokalizált (közel szabad) és valencia elektronoknak
tömb
felület
A közeghatár átlépése: Felületi veszteség
detektor Detektálás
elektron
foton
A háttérkorrekció szükségessége
• A minta összetétele, az összetevők kémiai állapota
• Auger és fotoelektron-spektrumok analízise:- átmeneti energiák meghatározása - intenzitásarányok meghatározása- csúcsalak
Szükséges:- a veszteségi spektrum eltávolítása- a veszteségi spektrum értelmezése: az összetevők mélységi koncentráció-eloszlása
Modellek:Toguaard: QUASES www.quases.com
W. S. M. Werner: Parciális Intenzitások Analízise (PIA)
Electron Transport in Solids for Quantitative Surface Analysis: a Tutorial Review W.S.M.Werner Surf. Interf. Analysis 31(2001)141
A modellek leírják:
• többszörös rugalmas (PIA) és rugalmatlan szórás
• félvégtelen minta, vékony rétegek
• térfogati, felületi(QUASES-REELS, PIA), intrinsic veszteségek
• Programok: QUASES (Quantitative Analysis of Surfaces by Electron Spectroscopy)SESSA (Simulation of Electron Spectra for Surface Analysis)
A veszteségi függvény definíciója
A veszteségi függvény az egy ”ütközés” során az elektron által elvesztett kinetikus energia valószínüségi sűrűség-függvénye
80x10-3
60
40
20
0
A v
aló
sz
ínü
sé
g
806040200
Az elvesztett kinetikus energia, eV
W(T)
T
W
2
r
r
n n i k
n
A veszteségi függvény meghatározása optikai adatokból:A dielektromos állandó )(
30
25
20
15
10
5
0403020100
fotonenergia, eV
n – törésmutató
k - kioltási tényező
2h
Az elektron veszteségi függvényének származtatása a dielektromos függvényből
0
1 1( , )
4 ( , )
q
bulk
q
dqW E im
a q q
A dielektromos függvény:
a0 – a Bohr sugár
E – az elektron energiája az ütközés előtt
Az elektron által a közegnek átadott impulzus nagysága:
Az elektron által a közegnek átadott energia:
qh 2
2h
),( q
Az optikai veszteségi függvény, q=0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
200150100500
kinetikus energia, eV
Cu
1
optW im
Wo
T
A germánium veszteségi függvénye
80x10-3
60
40
20
0
való
szín
üség
806040200
energiaveszteség, eV
E=8000eV
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
806040200
q=0W
T
0q
Különböző eljárással meghatározott veszteségi függvények
REELS: Visszaszórt Elektron Energiaveszteségi Spektroszkópia
80x10-3
60
40
20
0
W
6040200
T, energiaveszteség, eV
Tougaard 3 paraméteres
REELS mérés, felületi és tömbi veszteség
Optikai adatok
Veszteségi függvények, Ge, 8000 eV
A Parciális Intenzitások Analízise
-félempirikus modell
-közepes energiájú elektronok: 100eV-500keV
-MC szimuláció: rugalmas, rugalmatlan ütközések
Rugalmatlan ütközés: Az elektron energiát veszít,de haladási iránya nem változik.
Rugalmas ütközés: Irányváltoztatás, de nincs energiaveszteség.
Veszteségi függvény: optikai adatokból
Rugalmatlan közepes szabad úthossz
A rugalmas szóródás differenciális hatáskeresztmettszete
Rugalmas közepes szabad úthossz
80
60
40
20
0
x10-3
806040200
25
20
15
10
5
0150100500
Parciális intenzitások
600x10-6
590
580
570
A p
arci
ális
inte
nzitá
sok
(C)
302520151050
A detektálásig lezajlott rugalmatlan ütközések száma, i
Félvégtelen germánium minta, 8000 eV-os elektronok, merőleges detektálás
Parciális intenzitások, Ci
jelentése:
Ci megadja, hogy hány elektron ütközött rugalmatlanul i-szer, amíg áthaladva a mintán a detektorba jutott.
C0 – rugalmas csúcs
meghatározása:
Az elektronok pályájának egyenkénti szimulálása
A rugalmatlan ütközések megszámolása
A szimuláció eredménye
A többszörös veszteségek figyelembe vétele
200
150
100
50
0
x10
-6
6005004003002001000
max
1 1
0
( ) ( ) ( )E
n n
eV
W T W T E W E dE
T- a kinetikus energia veszteség
W1(E) – a veszteségi függvény
Wn – a tekintett veszteségi folyamatban n-szer résztvett elektronok energia-veszteségi eloszlása: parciális veszteségi eloszlás
W1
W3
W2
A spektrum szimulálása
1 2 1 2.... .... 0( ) ( ) ( )n n n nF E W T f E T dT
1 2 1 2
1 2
...... ......0 0
( ) ....... n n n nn n
Y E C F
F – parciális energia eloszlások, többféle veszteségi folyamat lehetséges
W – parciális veszteségi eloszlások
fo– forrásfüggvény, az atomot elhagyó elektronok energia-eloszlása
-lineáris kombináció
-az összes lehetséges veszteségi folyamat figyelembe vétele
A veszteségek levonása a mért spektrumból
1 2 3 1 2 3.... .....n n n n n nC C C C
1( ) ( ) ( ) ( )k k k k kY E Y E q Y E T W T dT
A veszteségi folyamatok függetlenek
Az iteráció kiinduló pontja a mért spektrum (Yk ,k=1)
Wk(T) – parciális veszteségi eloszlás
A q-k a parciális intenzitások polinomjai
A különböző eredetű veszteségekre egymás után
Alkalmazási példa: Germánium KLL Auger spektrum kiértékelési eljárás
Germánium félvégtelen minta
8000
6000
4000
2000
0
elek
trons
zám
86508600855085008450
kinetikus energia, eV
háttérkorrigált spektrum, PIA
mért spektrum
QUASES
80
60
40
20
0
ele
ktro
nsz
ám
862086008580856085408520850084808460
kinetikus energia , eV
A PIA háttérkorrigált spektrum illesztése
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
db e
lekt
ron
86508600855085008450
energia, eV
Intrinsic veszteség
300
200
100
0
x10-6
865086008550850084508400
Szimuláció: forrásfüggvényből spektrum: SESSA
Háttérkorrekció: spektrumból forrásfüggvény
• Veszteségi függvények meghatározása optikai adatokból• MC szimuláció, a parciális intenzitások meghatározása,
spektrumok szimulálása (A szimulációt gyorsító FFT modul fejlesztése a SESSA-hoz)
• A háttérkorrekció elvégzése a PIA alapján (saját fejlesztésű program)
• A PIA alkalmazásával a háttérkorrekció pontosítása révén az Aguer és XPS programokban megjelenő kémiai és szilárdtest effektusok pontosabban vizsgálhatóak
• A spektrumok kiértékelésében az alkalmazott háttérkorrekciós modell okozta szisztematikus hiba megbecsülhető a PIA és a QUASES összevetésével.
Köszönet:
ATOMKI Elektronspektroszkópiai
Osztály: Ge KLL mérések
http://www.iap.tuwien.ac.at/~WERNER/SESSA.htmlx