|
|
|
|
| LEADER |
16772cam a2200577 i 4500 |
| 001 |
NSK01000218491 |
| 003 |
HR-ZaNSK |
| 005 |
20080603105416.0 |
| 008 |
980716s1996 ci a m 000 0 eng |
| 035 |
|
|
|9 (HR-ZaNSK)218722
|
| 035 |
|
|
|9 (HR-ZaNSK)980716001
|
| 035 |
|
|
|a (HR-ZaNSK)000218491
|
| 040 |
|
|
|a HR-ZaNSK
|b hrv
|c HR-ZaNSK
|e ppiak
|
| 041 |
0 |
|
|a eng
|
| 044 |
|
|
|a ci
|c hr
|
| 080 |
|
|
|a 538.91
|
| 100 |
1 |
|
|a Valla, Tonica
|
| 245 |
1 |
0 |
|a Electronic and structural properties of ultra-thin metalic films on metal surfaces :
|b dissertation /
|c Tonica Valla.
|
| 260 |
|
|
|a Zagreb :
|b T. Valla,
|c 1996
|e ([s. l. :
|f s. n.])
|
| 300 |
|
|
|a 126 str. :
|b graf. prikazi ;
|c 30 cm.
|
| 500 |
|
|
|a Doiktor prirodnih znanosti - fizika
|
| 500 |
|
|
|a Mentor: Milorad Milun;
|
| 502 |
|
|
|a University of Zagreb, Faculty of natural sciences and mathematics, Zagreb, 1996
|
| 504 |
|
|
|a Bibliografija: str. 125-126
|
| 504 |
|
|
|a Sažetak
|
| 520 |
|
|
|a Abstract: This work presents experimental results of investigations of structural and electronic properties of copper, silver and gold ultra-thin films on a clean and well-ordered vanadium (100) surface. A detailed procedure required to obtain atomically clean and well-ordered vanadium (100) surface is described. The work function of the clean and well ordered V(100) is found by both, the UP spectrum width and the PAX measurements to be 4.1+-0.1eV. The electronic structure of the V(100) surface has been studied by means of angularly resolved photoelectron spectroscopy (ARUPS) and momentum (k)- resolved inverse photoemission spectroscopy (KRIPES). We have determined electron energy band dispersion of the vanadium valence bands along the H-G-N high symmetry direction of the bulk Brillouin zone by using HeI radiation (21.2 eV).
|
| 520 |
|
|
|a The dispersion of the states associated to the electron transitions from the bands G1 and G3 were found to be in very good agreement with existing self-consistent electron band structure calculations for the bulk vanadium. The properties of vanadium valence band along the symmetry line has been studied by normal emission ARUPS (21.2, 16.8 and 11.8 eV photon energies) and normal incidence KRIPES (10 and 11.5eV phozto energies) from V(100) surface. The bottom of the occupied part of the d-band at the high symmetry point H12 was found to be around 2.5 eV, while the energy of the critical point H'25 which defines the top of the unoccupied part of the 3d band, has been determined to be within 3.0-3.2 eV above Ef. A narrow peak in the photoemission spectrum which is seen at the Fermi level is attributed to a transition from a surface resonance.
|
| 520 |
|
|
|a The existence of this surface resonance at the Fermi lavel of the V(100) surface is potentially very important for the occurrence of the expected magnetic ordering of this surface. Growth modes and properties of ultra thin films of silver, copper and gold on a V(100) surface were studied by means of AES, XPS, UPS, EELS, TDS and LEED techniques in a wide temperature range (50-1100 K). Above 300 K, silver films grow following the Stanski-Krastanov mode. The thickness of the 2D layer which serves as a substrate for 3D clusters is very sensitive on the state of perfection of the V(100) substrate. The most stable one is found to be a pseudomorphic bilayer. The cluster formation rate strongly depends on adsorption (annealing) temperature. Below 300 K, the folms grow in an ordered way though not clearly layer by layer. At 50 K the growth is statistical.
|
| 520 |
|
|
|a At small silver coverages( [1 ML) desorption produces single peak spectra at 1000 K. Higher coverages show twopeak spectra. Copper grows in a similar way. The first two layers grow "layer by layer", pseudomorphically with the substrate. The degree of the disorder for higher coverage is bigger than in the Ag case. Desorption spetra show one-peak structure for 2 ML og Cu, indicating a strong bonding of the second Cu layer with V surface atoms. Higher coverages show two peak TD spectra. Gold ultra-thin films deposited on V(100) surface at 120 and 300 K were characterized by AES, UPS and XPS at different stages of film growth and after an annealing treatment. The work function (w.f.) changed from 4.1 eV at zero Au coverage to 5.4 eV at a bulk-like film. The Au 5d splitting at low coverages was 1.4 eV.
|
| 520 |
|
|
|a At the same time, the Au 4f peaks shifted to lower b.e, increased their splitting by 0.2 eV and kept their FWHM constant. Heating of the samples up to 1500 K induced no Au desorption but rather alloving started at a moderate temperature which depended on the initial film thickness. Upon alloying the core levels and valence band of gold shifted to higher b.e.Angularly-resolved photoemission and inverse-photoemission spectroscopies are used to exsamine the valence electron states in silver and copper thin films, deposited on V(100) surface. For both noble metals, discrete s-p derived states are observed within the gap of the vanadium substrate (approximately +-2 eV around Ef). These states are analysed by using a simple quantum-well analysis. We have determined kF (1.19A-1) and several critical points: X1=7.6 eV, X4=2.5 eV and
|
| 520 |
|
|
|a =-6.4 eV, in the dispersion E(k) of the band in the direction of pdeudomorphically grown silver film (the bulk-like limit). In the case of copper overlayers, the determination of the bulk-like band dispersion is not possible, since Cu grows in a rather disordered way after two monolayers. In the silver and copper low coverage limit (1-2 ML), we have found a significant enhancement of electron effective mass (m*]2me) of discrete s-p states in k direction. This is an indicator for strong hybridisation of these states with the d derived states of the vanadium substrate.
|
| 520 |
|
|
|a Sažetak: U ovom radu izloženi su rezultati eksperimentalnog istraživanja strukturnih i elektronskih svojstava vrlo tankih filmova bakra, srebra i zlata, adsorbiranih na čistu i dobro uređenu (100) površinu vanadija. Korištene su eksperimentalne tehnike kutno-razlučive fotoelektronske spektroskopije (ARUPS), kutno razlučive inverzne fotoelektronske spektroskopije (KRIPES), spektroskopije Augerovih elektrona (AES), fotoelektronske spektroskopije pobuđene rentgenskim zrakama (XPS), termalne desorpcijske spektroskopije (TDS), spektroskopije elektronskih energetskih gubitaka (EELS), difrakcije nisko-energetskih elektrona (LEED), te mjerenja izlaznog rada. U radu je najprije ustanovljen rutinski postupak dobivanja čiste i dobro uređene površine V(100). Takva površina je detaljno karakterizirana navedenim ekperimantalnim tehnikama.
|
| 520 |
|
|
|a Kvaliteta uređenja provjerena je mjerenjima fotoemisije sa adsorbiranog ksenona sa adsorbiranog ksenona (PAX). Ustanovljeno je da izlazni rad čiste dobro uređene površine V(100) iznosi 4.1+-0.1 eV. Također je nađeno da ona ne rekonstruira (u ispitivanom temperaturnom području). Detaljno je istraživana struktura valentne vrpce vanadija. Popunjena stanja ispitivana su kutno razlučivom fotoelektronskom spektroskopijom uz korištenje tri različite fotonske energije (11.8(ArL), 16.8(NeI) i 21.2 eV(HeI)). Nepopunjena stanja ispitivana su kutno razlučivom inveznom fotoelektronskom spektroskopijom, korištenjem dvije fotonske energije (10 i 11.5 eV). Za normalnu emisiju, odnosno upad elektrona na V(100) površinu, ispitana su stanja duž linije simetrije Brillouin-ove zone kristala.
|
| 520 |
|
|
|a Utvrđeno je dobro slaganje sa postojećim samosuglasnim računima za strukturu vrpce vanadija. Za dno popunjenog dijela d vrpce u točki simetrije H12 izmjereno je 2.5 eV dok se vrh nepopunjenog dijela d vrpce, u H25, točki, nalazi na oko 3-3.2 eV (u odnosu na Fermijev nivo). U fotoemisijskim spektrima dominantan je signal u blizini Fermi-nivoa, čije postojanje nije previđeno teorijskim proračunima za "bulk" vanadij. To stanje je okatakterizirano kao površinska rezaonica. Njeno postojanje može biti vrlo bitno jer može utjecati na pojavu magnetnog uređenja V(100) površine. Za emisiju (upad) elektrona pod nekim kutem u odnosu na normalu (na V(100) površinu), ispitivana su stanja u blizini linije H-G-N Brilloin-ove zone kristala. Opet je nađena disperzija koja se dobro slaže sa postojećim računima za taj smjer.
|
| 520 |
|
|
|a Takva površina, sa dobro definiranim elektronskim i strukturnim svojstvima, služila je kao podloga za filmove bakra, srebra i zlata. Način rasta i struktura srebrnih filmova ispitivana je u temperaturnom području od 50 do 1100K u vrlo širokom rasponu pokrivenosti (0 - 40 monoslojeva). Utvrđeno je da na 50 K filmovi rastu statistički. Izostanak vremenskih promjena na toj temperaturi ukazuje na odsutstvo površinske difuzije. S porstom temperature dolazi do postupnog "odmrzavanja" procesa difuzije. Površinska difuzija uzrokuje uređenje filma. Proces uređenja je to brži što je veća temperatura uzorka, no na temperaturi većoj od sobne, kod pokrivenosti većih od 2ML, paralelno s procesom uređenja filma, nastupa proces stavaranja trodimenzionalnih otoka srebra. Na sobnoj temperaturi imamo "sloj po sloj" rast filma.
|
| 520 |
|
|
|a Unutar filma uređenje je takvo da atomi srebra slijede kristalnu strukturu podloge. Tako se formira tetragonalno-centrirano srebro. Za filmove debljine do 1 ML, međusobna interakcija atoma srebra je vrlo mala. Zbog toga fotoelektronska spektroskopija pokazuje spektar Ag 4d stanja karakterističan za izolirane atome. Tek za pokrivenosti veće od 1 ML uočen je postepen razvoj 4d vrpce srebra. Na toj temperaturi filmovi zadržavaju tetragonalno-centriranu strukturu sve pokrivenosti od oko15 ML. Proces stvaranja trodimenzionalnih otoka, koji se javlja na višim temperaturama i za pokrivenosti veće od 2 ML, jako je ovisan o temperaturi i stupnju uređenosti i čistoće podloge (V(100) površine). Nađeno je da je "sloj po sloj" način rasta to otporniji na površenu temperaturu, što je stupanj savršenosti podloge veći.
|
| 520 |
|
|
|a Odnos površine i volumena kod formiranih otoka je mnogo manji nego kod homogenog sloja (otoci su trodimenzionalni). Slobodna energija unutar takvih otoka je u puno većoj mjeri određena volumnim svojstvima. To bi moglo značiti da je kristalna struktura unutar otoka ista kao kod "običnog" (fcc) srebra, no za njenu detaljnu karakterizaciju bilo bi potrebno provesti mjerenja takozvanim direktnim tehnikama (npr. STM i SEM). Način rasta bakrenih filmova je vrlo sličan rastu srebrnih filmova, za pokrivenosti manje od 2 ML. Iako su u slučaju bakra strukturni i energetski uvjeti mnogo nepovoljniji, uočeno je da bakar također raste "slop po sloj", prateći strukturu podloge. Ipak, stupanj neuređenosti je mnogo veći nego kod srebra.
|
| 520 |
|
|
|a Također je uočeno da je zbog manjeg atomskog radijusa, i drugi sloj atoma bakra u jakoj interakciji sa površinskim atomima vanadija. Ovo se odražava na trmalno-desorpcijske sprktre tako da se tek za pokrivenosti veće od 2 ML javljaju dva desorpcijska maksimuma. Za pokrivenost veće od 2 ML, rast na sobnoj temperaturi je jako neuređen. Na višim se temperaturama stvaraju trodimenzionalni otoci bakrenih atoma, koji su smješteni na dva potpuno formirana sloja bakrenih atoma. Filmovi zlata karakterizirani su u temperaturnom području od 120 do 1500 K. Baždarenje apsolutne pokrivenosti nije moglo biti precizno provedeno kao u slučaju srebrnih i bakrenih filmova zbog nedostatka jasno uočljivih "lomova" u signalima površinski osjetljivih tehnika (npr.AES) tokom adsorpcije.
|
| 520 |
|
|
|a Zbog toga su pokrivenosti određene posredno, koristeći podatak za srednji slobodni put vanadijevih Auger-ovih elektrona na 471 eV, dobiven u eksperimentima sa srebrom i bakrom. Prilikom adsorpcije zlata, dolazi do velikih promjena izlaznog rada. Sa vrijednosti 4.1 eV koja odgovara čistoj V(100)površini, izlazni rad naraste na vrijednost 5.4 eV za vrlo debeli ("bulk-like") film zlata. Istovremeno dolazi do pomaka dubokih elektronskih nivoa zlata prema manjim vezivnim energijama (mjerenim u odnosu na Fermi-jev nivo). Ukupna promjena za 4f nivo iznosi približno -0.4eV idući od najmanje do najveće pokrivenosti. S porastom pokrivenosti pomiče se i centroid 5d valentne vrpce zlata, također na manje vezivne energije. Ova opažanja sugeriraju da prilikom adsorpcije zlata dolazi do znatnih preraspodijela naboja između adsorbata i podloge.
|
| 520 |
|
|
|a Grijanjem filmova zlata, osim procesa opaženih kod srebrnih i bakrenih filmova (uređenje filma i stvaranje trodimenzionalnih otoka), dolazi do stvaranja legure zlata i vanadija. Legiranje počinje na temperaturi od -450 K. Ono uzrokuje smanjenje izlaznog rada i pomak dubokih nivoa ivalentne vrpce zlata prema većim vezivnim energijama kako koncentracija zlata u leguri opada. Izostanak desorpcije zlata grijanjem do 1500 K, uz istovremeno isčezavanje površinski osjetljivih signala vezanih za zlato, ukazuje na to da atomi zlata difundiraju u unutrašnjost vanadija. Pri tome se koncentracija zlata u površinskim slojevima smanjuje na nivo koji nije moguće detektirati našim eksperimentalnim tehnikama.
|
| 520 |
|
|
|a Detaljno smo ispitivali valentna stanja elektrona u tankim filmovima srebra i bakra u slučajevima kad imamo film homogene debljine (na sobnoj temperaturi za bakar do 2 monosloja, a za srebro do desetak slojeva). Primijećena su diskretna s-p stanja unutar procijepa u vrpci vanadija, za oba plemenita metala. Budući da se s-p elektroni plemenitog metala slabo hibridiziraju sa dobro lokaliziranim d stanjima vanadija, oni su zatvoreni u potencijalnoj jami (sa vakumske strane imamo površinsku barijeru, a sa strane podloge imamo procijep za propagirajuća stanja). Izvršena je analiza tih stanja u "quatum well" modelu. Eksperimentalno određene energije opaženih stanja dobro se slažu s onima koje predviđa QW model. U slučaju srebra, homogeni "sloj po sloj rast filma ide do debljine od 10.15 atomskih slojeva.
|
| 520 |
|
|
|a Kako je broj dozvoljenih valnih vektora u nekom smjeru u Brillouin-ovoj zoni jednak broju jediničnih ćelija u realnom prostoru za taj smjer, to je recipročni prostor za najveće debljine filma toliko "gust" da možemo govoriti o "kvazi-kontinuiranoj" disperziji elektronskih stanja E(k ). Tako smo odredili Fermijev valni vektor (kF) i nekoliko kritičnih točki u disperziji E(k) vrpce tetragonalno-centriranog srebra u smjeru (okomitom na film). Kod bakra samo orva 2 sloja rastu homogeno, sa dobro definiranom kristalnom strukturom. Zbog toga ne možemo govoriti o disperziji u smjeru okomitom na površinu. Za male pokrivenosti (1-2 ML) nađena je znatno uvećana efektivna elektronska masa diskretnih s-p stanja u smjeru paralelnom s površinom (k ). To je pokazatelj da određena hibridizacija tih stanja sa d stanjima vanadijeve podloge postoji.
|
| 520 |
|
|
|a Na osnovu prikazanih rezultata, vidljivo je kako tri plemenita matala koja su po svojim strukturama i elektronskim svojstvima međusobno vrlo slična, mogu imati vrlo različite načine rasta ultr-tankih filmova, deponiranih na (100) površinu vanadija. Početna faza rasta tankog filma je vrlo slična za sva tri plemenita metala. Ona je karakterizirana vrlo slabom međusobnom interakcijom adsorbiranih atoma sve do pokrivenosti od 1 ML, što se odražava na spektre valentnih d stanja koji imaju oblik karakterističan za izolirane atome. Filmovi rastu tako da nastoje prikriti kristalnu strukturu podloge, pa se rezultirajuća struktura unutar filma (tetragonalno-centrirana slagalina) razlikuje od "prirodne" kristalne strukture plemenitih metala (fcc).
|
| 520 |
|
|
|a Takav rast nije stabilan, pa se kod većih pokrivenosti javljaju sve veća odstupanja od idealnog rasta homogenog sloja. Tako s porastom pokrivenosti raste koncentracija defekta, a postupno se javlja i tendencija raspada ovakve strukture. Nakon neke pokrivenosti to dovodi do stvaranja 3-dimenzionalnih kristala na 2-dimenzionalnom sloju. Ovaj prijelaz sa 2-dimenzionalnog na 3-dimenzionalni rast dešava se kod različitih pokrivenosti za različite plemenite metale. Također je jako ovisan o stupnju savršenosti podloge, a naročito o temperaturi adsorpcije. U slučaju zlata, situacija se dodatno komplicira jer je osim procesa rasta 3-dimenzionalnih kristala moguć i proces stavranja legure sa vanadijevom podlogom. Legiranje je takvo da uopće ne dolazi do desorpcije zlata nego ono na visokim temperaturama difundira u unutrašnjost vanadija.
|
| 650 |
|
7 |
|a Tanki metalni slojevi
|2 nskps
|
| 700 |
1 |
|
|a Milun, Milorad
|4 cns
|
| 981 |
|
|
|p CRO
|r HRB1996
|
| 998 |
|
|
|n DCD/97
|c duto9902
|c lbap9902
|
| 852 |
4 |
|
|j DCD-ZG-64/98
|
| 876 |
|
|
|e DCD
|a 64/1998
|
| 886 |
0 |
|
|2 unimarc
|b 16435nam0 2200505 450
|