Практика Андреева / 9206_Talgatuly_MIMET_IDZ№4
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра МНЭ
отчет
по индивидуальному домашнему заданию №4
по дисциплине «Методы исследования материалов электронной
техники»
Студент гр. 9206 |
|
Талгатулы Р. |
Преподаватель |
|
Андреева Н. В. |
Санкт-Петербург
2023
Образец №41:
Цель Работы: Используя метод ЭОС смоделировать спектр образца.
Рассчитать энергию Оже-переходов.
Таблица 1 – Энергии связи электронов в электронвольтах для оболочек атомов.
|
K |
Li |
Nb |
O |
K |
3608 |
55 |
18986 |
532 |
L1 |
377 |
- |
2698 |
24 |
L2 |
297 |
- |
2465 |
7 |
L3 |
294 |
- |
2371 |
7 |
M1 |
34 |
- |
469 |
- |
M2 |
18 |
- |
379 |
- |
M3 |
18 |
- |
363 |
- |
M4 |
- |
- |
208 |
- |
M5 |
- |
- |
205 |
- |
N1 |
- |
- |
58 |
- |
N2 |
- |
- |
34 |
- |
N3 |
- |
- |
34 |
- |
N4 |
- |
- |
4 |
- |
N5 |
- |
- |
4 |
- |
Используя энергии связи электронов для оболочек [1], расчитаем энергию Оже-электронов. Подчеркнем, что поскольку для Оже-процесса нужны, по крайней мере, два энергетических уровня и три электрона, в отдельных атомах Н и Не Оже-электроны возникать не могут. Точно так же не могут быть источниками Оже-электронов изолированные атомы Li, имеющие на внешней оболочке один электрон. Все остальные элементы могут быть идентифицированы методом ЭОС.
Пример расчета для O:
;
;
;
Таблица 2 – Энергии Оже-переходов в электронвольтах для O.
-
O
484
501
518
Таблица 3 - Энергии Оже-переходов в электронвольтах для K.
K |
|
|
|
|
309 |
325 |
341 |
|
229 |
245 |
261 |
|
226 |
242 |
258 |
Таблица 4 – Энергии Оже-переходов (LMM) в электронвольтах для Nb.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1760 |
1850 |
1866 |
2021 |
2024 |
1940 |
1956 |
|
1527 |
1617 |
1633 |
1788 |
1791 |
1707 |
1723 |
|
1433 |
1523 |
1539 |
1694 |
1697 |
1613 |
1629 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2111 |
2114 |
1972 |
2127 |
2130 |
2285 |
2288 |
|
1878 |
1881 |
1739 |
1894 |
1897 |
2052 |
2055 |
|
1784 |
1787 |
1645 |
1800 |
1803 |
1958 |
1961 |
Таблица 5 – Энергии Оже-переходов (MNN) в электронвольтах для Nb.
|
|
|
|
|
|
|
|
353 |
377 |
407 |
401 |
431 |
461 |
|
263 |
287 |
317 |
311 |
341 |
371 |
|
247 |
271 |
301 |
295 |
325 |
355 |
|
92 |
116 |
146 |
140 |
170 |
200 |
|
89 |
113 |
143 |
137 |
167 |
197 |
Рис. 1. – Наиболее вероятные Оже-переходы для данных элементов.
Рассчитать интенсивность.
Проведем расчет интенсивности по следующей формуле:
Для этого сначала найдем концентрации каждого элемента соединения:
Общая молярная масса: M = 3*39,1+2*6,94+5*93+15*16 = 836,18 г/моль;
Число Авогадро: NA = 6,022*1023 моль-1
Плотность: ρ = 4,15 г/см-3;
N = 6,022*1023 * 4,15 * (836,18)-1 = 2,99 * 1021 см-3
Тогда получим доли концентраций для каждого элемента:
NK = 2,99 * 1021 * 3/25 = 3,588 * 1020 см-3;
NLi = 2,99 * 1021 * 2/25 = 2,392 * 1020 см-3;
NNb = 2,99 * 1021 * 5/25 = 5,98 * 1020 см-3;
NO = 2,99 * 1021 * 15/25 = 1,794 * 1021 см-3;
Теперь, расчитаем сечение ударной ионизации, и результаты занесем в таблицу:
Пример расчета:
( – взяли как 3000 эВ).
Таблица 6 – Сечения ударной ионизации.
|
|
|
|
|
532 |
0,000407964 |
4,07964E-20 |
|
297 |
0,000730764 |
7,30764E-20 |
|
2698 |
8,80474E-05 |
8,04436E-21 |
|
2465 |
8,04436E-05 |
8,80474E-21 |
|
2371 |
9,15381E-05 |
9,15381E-21 |
|
205 |
0,001058716 |
1,05872E-19 |
Для расчета надо учесть ионизационные потери и плазмонные потери:
Ионизационные потери:
Пример расчета:
Таким образом, для подсчета полных ионизационных потерь для перехода нужно посчитать его взаимодействие с электронами каждой оболочки. Полученные результаты представлены в Приложении 1.
Таблица 7 - Ионизационные потери для каждого Оже-перехода.
-
, см-1
, см
1,12E+05
8,96E-06
2,20E+05
4,55E-06
3,25E+04
3,07E-05
2,98E+04
3,36E-05
3,54E+04
2,82E-05
3,41E+05
2,93E-06
Плазмонные потери:
Для расчета плазмонных потерь нам понадобится расчитать следующие величины:
Частота плазмона: , где
Концентрация валентных электронов:
Найдем скорость по формуле:
Таким образом, посчитаем плазмонные потери по формуле (полученные результаты приведены в таблице 8):
Пример расчета для :
Таблица 8 – Плазмонные потери для каждого Оже-перехода.
|
|
|
|
|
|
|
5,18E+02 |
8,288E-17 |
1,82E+14 |
1,55E-02 |
6,46E-07 |
|
2,61E+02 |
4,176E-17 |
9,18E+13 |
3,07E-02 |
3,25E-07 |
|
1,79E+03 |
2,866E-16 |
6,30E+14 |
4,48E-03 |
2,44E-06 |
|
1,96E+03 |
3,13E-16 |
6,88E+14 |
4,10E-03 |
2,23E-06 |
|
1,65E+03 |
2,632E-16 |
5,78E+14 |
4,88E-03 |
2,05E-06 |
|
1,67E+02 |
2,672E-17 |
5,87E+13 |
4,81E-02 |
2,08E-07 |
Имея все нужные параметры сможем расчитать интенсивность, а полученные результаты занести в таблицу 9.
Пример расчета :
Таблица 9 – Результаты полученных интенсивностей Оже-переходов.
|
, см |
|
|
|
|
|
|
8,96E-06 |
6,46E-07 |
6,03E-07 |
4,08E-20 |
5,80E-03 |
4,38E-05 |
|
4,55E-06 |
3,25E-07 |
3,03E-07 |
7,31E-20 |
0,00E+00 |
7,95E-06 |
|
3,07E-05 |
2,44E-06 |
2,08E-06 |
8,04E-21 |
6,50E-02 |
1,02E-05 |
|
3,36E-05 |
2,23E-06 |
2,27E-06 |
8,80E-21 |
6,50E-02 |
1,02E-05 |
|
2,82E-05 |
2,05E-06 |
1,91E-06 |
9,15E-21 |
6,50E-02 |
9,78E-06 |
|
2,93E-06 |
2,08E-07 |
1,94E-07 |
1,06E-19 |
0,01 |
1,22E-05 |
При построении спектра произведем нормировку относительно ), так как данное значение наибольшее:
Рис. 2. – Спектр ЭОС K3Li2Nb5O15.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Фелдман Л., Майер Д., «Основы анализа поверхности и тонких пленок», Мир 1989 г..