3.1. Nanoplyonkalar va nanostrukturalarni o‘rganishning an’anaviy
usullari va qurilmalari
Uchib chiqayotgan elektronlarni ularning energiyasi, soni va fazoviy
tarqalishiga qarab analiz qilish mumkin. Ayrim hollarda faqatgina bitta kattalik
haqida olingan ma’lumotlar yetarli bo‘ladi. Masalan, kichik energiyali
eletronlarning difraksiyasi (KED) metodi uchun elastik qaytgan elektronlarning
fazoviy tarqalishini analiz qilish kifoya qiladi.
Umuman elektron-elektron (ikkilamchi elektron) emissiyada uchib
chikayotgan eletronlarning tarkibida uch turdagi elektronlar mavjud bo‘ladi. 1.
Elastik (enegiyasini yo‘qotmasdan) qaytgan birlamchi elektronlar (EQE). Bu
elektronlarning energiyasi taxminan birlamchi elektronlarning energiyasiga teng
bo‘ladi. 2. Noelastik (energiyasining bir qismni yuqotib) qaytgan birlamchi
elektronlar (NKE). Shartli ravishda energiyasini 50 eV dan katta bo‘lgan
ikkilamchi elektronlar NKE deb qabul qilinadi. 3. Haqiqiy ikkilamchi elektronlar
(HIE), ya’ni birlamchi elektronlar ta’sirida jismning o‘zidan uchib chiqqan
elektronlar. Energiyasi 0-50 eV oraliqda bo‘lgan elektronlar HIE shartli deb qabul
qilinadi.
Ikkilamchi elektronlarni analiz qilish uchun ishlatiladigan eng oddiy
qurilmaning tasviri 3.2- rasmda keltirilgan.
Bunday o‘lchashlar albatta yuqori vakuum (r(10-5 Pa) sharoitida amalga
oshiriladi. Qurilma elektron manbai, mishen (o‘rganilayotgan jism) va elektron
analizatordan iborat. Elektronlar analizatori sifatida ko‘pincha kollektor va
59
to‘rlardan (1tadan 4 tagacha to‘r bo‘lishi mumkin) iborat tizim ishlatiladi.
To‘rlarga mishenga nisbatan to‘xtovchi potensial berib kollektorga o‘tadigan
elektronlarning energiya bo‘yicha taqsimlanishini aniqlash mumkin. Maxsus
usullar qo‘llab kollektorning har xil nuqtalaridagi elektronlarni qayd qilib ularning
fazoviy burchaklar buyicha taqsimotini ham o‘rganish mumkin. Qattik jism sirtini
KED usuli bilan analiz qilish uchun kollektorning ichki tomoniga lyuminafor
moddasi suriladi
3.2-rasm. Yuzalarni elektron-elektron emissiya usullari bilan analiz qilish
qurilmasining eng oddiy chizmasi.
Yuzalarni tekshirishning ikkilamchi elektron emissiyasiga asoslangan
usullari birlamchi elektronlarning energiyasiga bog‘liq bo‘ladi. Birlamchi
elektronlarning energiyasini shartli ravishda uchta diapozon (oraliq)ga bo‘lish
mumkin: kichik (YE1(100eV), o‘rta (YE1(100-5000 eV) va katta (YE1( 5000 eV)
energiyalar. YE1 ning kichik energiyali diapozonida quyidagi usularni qullash
mumkin.
1.
Kichik energiyali elektronlarning difraksiyasi. Bu usul jism yuzasi-
ning birinchi va ikkinchi qatlamlarining kristallik tuzilishi va panjara
parametrlari to‘g‘risida ma’lumot beradi.
2.
To‘la toklar spektroskopiyasi (TTS). Bu usulda YE1 qiymatini 0 dan
~50 eV gacha o‘zgartirib borilib unga mos kelgan ikkilamchi
elektronlar tokining qiymati qayd qilinib boriladi. YE1ning qiymati valent
elektronlar taqsimotining maksimumiga mos kelganda ikkilamchi
elektronlarning soni sezilarli oshadi. Buday hodisa YE1 ning qiymati
60
plazmonlarning uyg‘onish energiyasiga teng (yoki yaqin) bo‘lganda ham
ro’y beradi. Bu usul valent zonasi va bo‘sh sathlarning energetik tuzilishini
o‘rganish uchun qo’llaniladi.
3.
Elastik qaytgan kichik energiyali elektronlar spektroskopiyasi. Bu
usulda YE1 ni o‘zgartira borib elastik qaytgan elektronlar tokining
qiymati qayd qilib boriladi. Bunda ham TTS dagi kabi ma’lumotlar olinadi.
Keyingi ikkala usulda ham tokning YE1ga bog‘liqlik egri chizig‘i emas,
balki bu egri chiziqning birinchi yoki ikkinchi tartibli hosilalari qayd qilinadi.
Tekshirish usullarining eng ko‘pi YE1 ning o‘rtacha energiyali diapozonida
to‘gri keladi. Bu diapozon uchun ikkilamchi elektronlarning energetik taqsimoti
N(E) shartli ravishda 3.3-rasmda keltirilgan. Bunday spektr ikkilamchi tokning
to‘xtatuvchi potensial (energiya)ga bog‘liqliq I2(E2) egri chizig‘ini differensiallash
orqali olinadi, ya’ni N(E)(di2/dE2. Differensiallashlar birlamchi yoki ikkilamchi
toklarda (kichik qiymatli o‘zgaruvchan kuchlanish yordamida) o‘zgaruvchan
tashkil etuvchilarni hosil qilishga asoslangan holda elektrik jihatdan amalga
oshiriladi.
1.
YE1ning o‘rta energiyali diapozonlarida quyidagi usullarni qo’llash
mumkin.
2.
Elastik qaytgan elektronlarning spektroskoiyasi (EES).
3.
Noelastik qaytgan elektronlarning spektroskoiyasi (NES).
4.
Haqiqiy ikkilamchi elektronlarning spektroskopiyasi.
Bu usullarning har biri bir necha turlarga bo‘linishi mumkin va ular jism
sirtining elektron tuzilishi va tarkibining o‘zgarishi haqida qimmatli ma’lumotlar
beradi. 3.3-rasmda keltirilgan spektrning uchala qismida ham intensivligi uncha
katta bo‘lmagan cho‘qqichalar va chuqurchalar borligi ko‘rinib turibdi.
Bularni yaqqol ko‘rish uchun spektrni yana bir marta yoki ikki marta
differensiallash mumkin. Elektron-elektron emissiyaning ko‘pgina metodlari ana
shu cho‘qqilarni analiz qilishga asoslangan. 3.3-rasmdagi spektrni tahlil qilishga
61
asoslangan YE1 ning o‘rtacha energiyali diapozonda keng qo‘llaniladigan usullar
quyidagilardir:
3.3 – rasm. Ikkilamchi elektronlarning energiya bo‘yicha taqsimoti (spektri).
1.
Xarakterli energiya yo‘qotgan elektronlarning spektroskopiyasi (XEES).
Bu usul elastik qaytgan elektronlarning hosil bo‘lgan cho‘qqilarni analiz qilishga
asoslangan. Bunday energiya yo‘qotishlar har bir element uchun xarakterli bo‘lib
uning (ya’ni yo‘qotilgan energiyaning) qiymati birlamchi elektronlarning
energiyasiga bog‘liq bo‘lmaydi. Bu cho‘qqilar bilan elastik qaytgan elektronlar
hosil qilgan cho‘qqi orasidagi energetik masofa birlamchi energiya Yei o‘zgarishi
bilan o‘zgarmaydi. Bu cho‘qqilar plazmonlarning o‘yg‘onishi va har xil zonalararo
o‘tishning ro’y berish natijasida vujudga keladi.
2.
Oje-elektron spektroskopiya. N(E) spektrning 15(20 eV dan boshlab to
noelastik qaytgan elektronlar qismining o‘rtalarigacha bo‘lgan oraliqda hosil
bo‘ladigan juda kichik cho‘qqilarni analiz qilishga asoslangan usulni Oje-elektron
spektroskopiya (EOS) deyiladi. Bunday cho‘qqilarni hosil qiladigan elektronlar
haqiqiy ikkilamchi elektronlar bo‘lib, ular uch bosqichli jarayon natijasida vujudga
keladi. EOS metodi jism sirtining elementar va kimyoviy tarkibini, atomlarning
konsentretsiyasini aniqlashda keng qo‘llaniladi.
3. Ionizatsion spektroskopiya. Bunday spektroskopiya N(E) spektrning
kattaroq energiyali noelastik qaytgan elektronlar qismidagi cho‘qqilarni analiz
qilishga asoslangan (3.3-rasmga qarang). Ionizatsion spektroskopiya (IS) birlamchi
62
elektronlarning jism atomining ichki sathlaridagi elektronlarini urib chiqarishga
asolangan. IS jism sirtining tarkibi, elektron tuzilishi haqida ma’lumot beradi.
E
1
ning katta energiyali diapozonida asosan yuqori energiyali elektronlar
difraksiyasi (YUED) degan metod ishlatiladi. Bu metod sirt osti qatlamlarining
tuzilishi va panjara parametrlari haqida ma’lumot beradi.
Biz elektron-elektron spektroskopiyaning ( bo‘lgan hol uchun) eng ko‘p
tarqalgan usullarinigina ko‘rib o‘tdik. Bu spektroskopiyaning elektronlarning
energiyasi va fazoviy burchagiga bog‘liq bo‘lgan yana juda ko‘p usullari
mavjuddir. Bular bilan maxsus adabiyotlar yordamida tanishish mumkin.
| 