Определение энергии испарения атомов щелочных и щелочноземельных металлов с помощью полевой десорбции
Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов
ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.032
Оригинальная статья
Аннотация: С помощью метода полевой десорбционной микроскопии исследована десорбция атомов цезия и бария с квазисферической наноструктурированной поверхности полевого эмиттера. Получены зависимости напряженности десорбирующего электрического поля от степени покрытия цезием и барием полевого эмиттера из рения и вольфрама при миграционном равновесии. Миграционное равновесие наступает при определенной температуре эмиттера, когда вследствие поверхностной диффузии происходит перераспределение концентрации адсорбата на различных участках поверхности в зависимости от локальной теплоты испарения адатомов с этих участков. Показано, что при выполнении условия миграционного равновесия на наноструктурированной поверхности полевого эмиттера, на которой имеются плоские низкоиндексные грани кристалла с разной работой выхода, десорбция имеет лавинообразный характер с удалением всего адсорбата. Такое поведение полевой десорбции характерно для атомов щелочных и щелочноземельных металлов, связанное с более резким увеличением работы выхода по сравнению с увеличением энергии испарения атома при уменьшении концентрации адсорбата. В результате происходит уменьшение энергии десорбции иона с лавинообразным увеличением скорости десорбции. Принимая во внимание одинаковое десорбирующее поле на всех участках поверхности, что следует из характеристик Фаулера Нордгейма, в рамках модели сил изображения для полевой десорбции определены теплоты испарения атомов адсорбата на различных участках поверхности с разной работой выхода.
Ключевые слова: полевая десорбционная микроскопия, энергия испарения атома, полевой эмиттер, рений, вольфрам, щелочные и щелочноземельные металлы, миграционное равновесие
- Бернацкий Дмитрий Петрович – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
- Павлов Виктор Георгиевич – д.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
Ссылка на статью:
Бернацкий, Д.П. Определение энергии испарения атомов щелочных и щелочноземельных металлов с помощью полевой десорбции / Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 32-39. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.032.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Gross, H. From the discovery of field ionization to field desorption and liquid injection field desorption/ionization-mass spectrometry-A journey from principles and applications to a glimpse into the future / H. Gross // European journal of Mass Spectrometry. − 2020. − V. 26. − I. 4. − P. 241-273. DOI: 10.1177/1469066720939399.
2. Исаханов, З.А. Модификация свойств поверхности свободных пленок Si-Cu имплантацией ионов активных металлов / З.А. Исаханов, И.О. Косимов, Б.Э. Умирзаков, Р.М. Ёркулов // Журнал технической физики. − 2020. – Т. 90. – Вып. 1. − С. 123-127. DOI: 10.21883/JTF.2020.01.48672.202-19.
3. Маишев, Ю.П. Создание и развитие ионно-лучевых технологий / Ю.П. Маишев // Микроэлектроника. − 2019. – Т. 48. − Вып. 6 − С. 403-420. DOI: 10.1134/S0544126919050065.
4. Бернацкий, Д.П. Исследование поверхности твердого тела методом полевой десорбционной микроскопии непрерывного действия / Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов // Известия РАН. Серия физическая. – 2009. – Т. 73. – № 5. – С. 713-715.
5. Beach, Th. Adsorption studies of aluminum oxide on rhenium by means of field emission microscopy / Th. Beach, R. Vanselow // Applied Physics. − 1974. − V. 4. − I. 3. − P. 265-270. DOI: 10.1007/BF00884238.
6. Шредник, В.Н. Автоэлектронная микроскопия Na на W в условиях миграционного равновесия / В.Н. Шредник, Е.В. Снежко // Физика твердого тела. − 1964. − Т. 6. − Вып.11− С. 3409-3422.
7. Добрецов, Л.Н. Физическая электроника / Л.Н. Добрецов, М.В. Гомоюнова. – М.: Наука, 1966. − 564 с.
8. Schmidt, L.D. Adsorption of barium on tungsten: measurements on individual crystal planes / L.D. Schmidt // The Journal of Chemical Physics. − 1967. − V. 46. − I. 10. − P. 3830-3841. DOI: 10.1063/1.1840456.
9. Müller, E.W. Field ion microscopy, field ionization and field evaporation / E.W. Müller, T.T. Tsong // Progress in Surface Science. – 1974. – V. 4. – P. 1-139. DOI: 10.1016/S0079-6816(74)80005-5.
10. Мюллер, Э.В. Автоионизация и автоионная микроскопия / Э.В. Мюллер // Успехи физических наук. − 1962. −Т. 77. − Вып. 3. − С. 481-552. DOI: 10.3367/UFNr.0077.196207c.0481.
11. Клименко, Е.В. Об электронном состоянии адсорбированных атомов цезия , лития и бария на грани (110) вольфрама / Е.В. Клименко, А.Г. Наумовец // Физика твердого тела. − 1971. − Т. 13. − Вып. 1. − С. 33-40.
12. Dalgarno, A. Atomic polarizabilities and shielding Factor / A. Dalgarno // Advances in Physics. − 1962. − V. 11. − I. 44. − P. 281-315. DOI: 10.1080/00018736200101302.
13. Агеев, В.Н. Кинетика термодесорбции атомов и ионов цезия с поверхности грани (001) вольфрама / В.Н. Агеев, Н.И. Ионов, Б.К. Медведев, Б.В. Якшинский // Физика твердого тела. − 1978. − Т. 20. − Вып. 5. − С. 1334-1338.
14. Медведев, В.К. Адсорбция бария на гранях Mo (112) и Re (101̅0) / В.К. Медведев, И.Н. Яковкин // Физика твердого тела. − 1981. − Т. 23. − Вып. 3. − С. 669-677.