固电pre课件汇总leed rheed终结版.pptx

石润 李晓阳 张悦 霍一峰两种表征手段： 反映晶体的表面形态LEED： Low Energy Electron Diffraction(低能电子衍射)RHEED： Reflection High Energy Electron Diffraction（反射高能电子衍射）电子散射现象：电子衍射电子可看成波，有衍射现象由德布罗意波长公式λ=h/p，电子动量p远大于光子，波长更短因此电子产生衍射需要更微小障碍物，实验中大多用晶体电子波穿过晶体，被晶体散射，散射后的电子波相互干涉的现象叫做电子衍射电子衍射表征途径：LEED： 电子垂直射入晶体表面被反射衍射(电子能量低，只能穿过4~5层原子)RHEED： 电子以极小入射角（2?左右）射入晶体表面被反射衍射(电子能量高，若垂直入射不易被反射)作用范围： RHEED可以用来表征晶体的生长过程而LEED不可以。原因：（我们的猜想） LEED由于是垂直射入，只能观测到晶体表面的二维结构； RHEED由于是从侧面射入，可以观测到晶体生长的过程。将能量为5～500eV范围的单色电子入射于样品表面，通过电子与表面晶格发生作用；一部分电子以相干散射的形式反射到真空中，所形成的衍射束进入可移动的接收器进行强度测量，或者再被加速至荧光屏，给出可观察的衍射图像。第一栅接地，使衍射电子自由飞过样品和栅之间的空间；第二栅加几十伏负电压，可滤去非弹性散射电子。荧光屏施加千伏高压，使电子有足够的能量激发荧光物质。由于物质对电子的散射比对 X射线的散射强很多，使低能电子具有很高的表面灵敏度。晶体表面倒易空间的晶网像，或者说是晶体倒易点阵的一个二维截面。从衍射图可以研究各种类型的表面有序结构,给出相应的空间群。优点缺点电子束中的入射电子只能进入表面几个原子层的深度。随着能量降低，透入深度也减小，从LEED得到的信息是晶体的表面结构，因此LEED是研究单晶表面层原子排列的一种有效方法。LEED所能分析的只是很薄的，具有横向周期性结构的表面。低能电子衍射的原理与X-射线衍射相似，不同的是X-射线传入固体的深度较深，一般在微米量级，因此所求的结构是穿入深度内的平均值，属于体内结构。如今，LEED成为表面实验研究的标准手段70年代开始，对表面结构进行研究 50年代，人们开始研究气体在单晶表面的吸附现象30年代后，人们开始了低能电子衍射方面的研究1921年 Davisson 和Germer研究了电子束在单晶表面的散射现象。低能电子显微镜 AFM SEM LEED 通常用来观察材料的断面以及显微组织的三维形象，但是无法鉴别晶体二维结构能够确定晶体表面的二维结构对表面形貌的分辨率已接近原子分辨，但受针尖或样品在力作用下的变形的影响，无法精确测定表面二维结构的有关参数。用LEED观察纳米材料LEED与其他方法的区别SEM、AFM图案反映的是直观、真实的表面形貌。LEED需要经过计算转换后才能得到实际晶格的数据。LEED需要经过计算转换后才能得到实际晶格的数据。低能电子衍射花样其原理和低能电子衍射（LEED）完全一样，所以前面讲到的有关理论也完全适用于RHEED。RHEED原理图RHEED的优点1. 入射束和衍射强度大，不易受外界干扰，荧光屏不需加高压样品正面有较大空间，有利于与分子束外延配合进行原位监测； 2.采用高能电子，可做成高亮度和细聚焦束，所得谱线有较高亮度和锐度，可进行精确测量，从而得到有关结构信息，RHEED方法精确度在数量级上是LEED的一千倍；3.LEED只能作二维(表面)分析，而RHEED不仅可作二维，也可作三维分析，可通过改变掠射角从而改变电子束穿透深度，以获得沿深度方向的信息；4.要测定沿倒易杆强度变化，LEED只能以改变电压来实现，这将给强度分析带来困难，而RHEED是用转动样品直接测得；5．RHEED不仅限于作表面结构分析，也可用于观察表面形貌和缺陷。RHEED的缺点RHEED对样品表面要求十分平整，入射电子能量高会使样品表面易受损伤。另外，入射电子束能量离散度也会对测量精度产生不利影响超晶格引起的相变电子衍射强度理论微束反射高能电子衍射表面波共振现象通道效应表面会聚束衍射MBEMBE是一种新的晶体生长技术，其方法是将半导体衬底放置在超高真空腔体中，把将需要生长的单晶物质按元素的不同分别放在喷射炉中。由分别加热到相应温度的各元素喷射出的分子流在衬底上生长出极薄的单晶体或几种物质交替的超晶格结构。MBE 全称：Molecular Beam EpitaxyMBE中文：分子束外延生长 1.一个振荡周期对应一个单原子层的生长的时间；2.振荡强度极大时，表明一层完整的单原子层建立；3.振荡强度极小时，表示表面最粗糙；4.振荡衰减，由分子迁移速度有限所致。