Difracción superficial

La reflexión de difracción de electrones de alta energía (RHEED)
Difracción de electrones de baja energía (LEED) utiliza la sensibilidad de la superficie inherentes asociados con los electrones de baja energía a fin de probar la estructura de la superficie. Como la energía del electrón primaria se incrementa no sólo la disminución de la especificidad de superficie, pero otros dos efectos son especialmente notables
1. adelante la dispersión es mucho más importante (en comparación con el retroceso observado en la dispersión LEED)
2. el ángulo de dispersión (medida desde la dirección del haz incidente) tiende a 180 grados para volver la dispersión y 0 grados de dispersión hacia adelante.
Con el fin de extraer información estructural de la superficie de la difracción de electrones de alta energía, por lo tanto, la técnica tiene que ser adaptados y de la manera más fácil de hacerlo es utilizar una geometría de reflexión en el que el haz de electrones incide en un ángulo muy pastoreo - que entonces se conoce como reflexión de difracción de electrones de alta energía (RHEED).


El diagrama anterior muestra la configuración básica para un experimento de RHEED, con la muestra vistos de canto. En la práctica, la pantalla suele ser un revestimiento de fósforo en el interior de una ventana al vacío (visor) y el patrón de difracción se puede ver y grabar desde el lado de la ventana atmosférica. Los ángulos de dispersión pequeños involucrados son compensadas por el uso de muestras relativamente grandes / distancias de pantalla.
La muestra se puede girar sobre su eje normal, de modo que el haz de electrones incide específicos a lo largo de direcciones cristalográficas en la superficie.
Con el fin de comprender el proceso de difracción que debemos considerar cómo el haz de electrones puede interactuar con la disposición regular de átomos de la superficie en esta geometría experimental. Cabe señalar, sin embargo, que el uso de mirar incidencia asegura que, a pesar de la alta energía de los electrones, el componente de la dinámica de electrones perpendicular a la superficie es pequeña. En estas condiciones, un electrón puede viajar una distancia considerable a través de los sólidos (de acuerdo con la mucho más camino libre medio de estos electrones de alta energía), sin penetrar profundamente en el sólido. La técnica, por consiguiente, sigue siendo la superficie sensible.


Consideremos ahora la vista en planta de una superficie se ilustra a continuación en los que concentrar la atención en el pabellón de uno de los átomos (se muestra sombreado en azul claro) corriendo en una dirección perpendicular al haz de electrones incidente (incidente de la izquierda)


Además del cambio en el momento del electrón perpendicular a la superficie, lo que lleva a la reflexión aparente, el proceso de difracción también puede conducir a un cambio en el impulso paralelo a la superficie, lo que lleva a la deformación por un ángulo θ cuando miró en vista en planta. La interferencia constructiva se produce cuando la diferencia de camino entre adyacentes dispersos "rayos" (un pecado θ) es un número entero de longitudes de onda (es decir, la condición básica igual para LEED). Esto da lugar a un conjunto de vigas de difracción en varios ángulos a ambos lados de la recta que pasa por (reflejada especularmente) viga.
¿Qué, si los hubiere, son las ventajas que ofrecen más de RHEED LEED?
En cuanto a la calidad del patrón de difracción absolutamente ninguno! - Por otra parte, los patrones de difracción tiene que ser de al menos dos alineaciones de la muestra con respecto al haz incidente a fin de determinar la celda unidad de superficie. Sin embargo, ....
1. La geometría de la experiencia permite un acceso mucho mejor a la muestra durante la observación del patrón de difracción. Esto es particularmente importante si se desea hacer observaciones de la estructura de la superficie durante el crecimiento de una película superficial por evaporación a partir de fuentes situadas normal a la superficie de la muestra o simultáneamente con otras medidas (por ejemplo, AES, XPS).
2. Los experimentos han demostrado que es posible controlar la capa atómica por el crecimiento de las películas de capa atómica epitaxial de vigilancia oscilaciones en la intensidad de la difracción de rayos en el patrón de RHEED.
Mediante el uso de RHEED por lo que es posible medir, y por lo tanto también para el control, las tasas de crecimiento de la capa atómica en Epitaxia de Haces Moleculares (MBE) el crecimiento de las estructuras dispositivo electrónico - esto es por lejos la aplicación más importante de la técnica.