Zastosowanie metod analizy powierzchni w inżynierii materiałowej

Publikacja omawia zastosowanie spektroskopii elektronów Augera, spektroskopii fotoelektronowej XPS i UPS, dyfrakcji elektronów niskoenergetycznych LEED oraz metod ze skanującą sondą STM i AFM w badaniach materiałów. Przedstawia analizę ilościową, profile składu chemicznego, procesy wzrostu cienkich warstw, mechanizmy dyfuzji, tworzenie stopów powierzchniowych i desorpcję termiczną. Całość zamyka podsumowanie i literatura.

Spis Treści

1. Wstęp . . . . . . . . . . str. 5
2. Zastosowanie spektroskopii elektronów Augera w badaniach właściwości materiałów . . . . . . . . . . str. 8
2.1. Spektroskopia elektronów Augera (AES) . . . . . . . . . . str. 8
2.2. Eksperymentalna intensywność linii Augera . . . . . . . . . . str. 14
2.3. Analiza ilościowa AES z użyciem wzorców . . . . . . . . . . str. 15
2.4. Metoda oparta na wykorzystaniu współczynników czułości względnej . . . . . . . . . . str. 16
2.5. Profile składu chemicznego . . . . . . . . . . str. 17
2.5.1. Profile składu chemicznego półprzewodników AIIIBV . . . . . . . . . . str. 18
2.5.2. Profile składu chemicznego cienkich warstw In/Ag . . . . . . . . . . str. 24
2.6. Zastosowanie AES w badaniach procesu wzrostu cienkich warstw . . . . . . . . . . str. 29
2.6.1. Modele wzrostu cienkich warstw . . . . . . . . . . str. 29
2.6.2. Analiza procesu wzrostu indu na powierzchni polikrystalicznego wolframu . . . . . . . . . . str. 31
2.6.3. Analiza procesu wzrostu Ag na powierzchni W(110) . . . . . . . . . . str. 35
2.7. Zastosowanie spektroskopii elektronów Augera do analizy mechanizmów dyfuzji w układach cienkich warstw materiału . . . . . . . . . . str. 36
2.7.1. Metoda gradientu centralnego . . . . . . . . . . str. 39
2.7.2. Metoda oparta na wykorzystaniu zmiany koncentracji dyfundującego składnika w obszarze plateau profilu składu chemicznego . . . . . . . . . . str. 42
2.7.3. Metoda Boltzmanna-Matano . . . . . . . . . . str. 43
2.7.4. Dyfuzja w układach wielowarstwowych . . . . . . . . . . str. 44
2.7.5. Analiza procesu dyfuzji międzydziarnowej . . . . . . . . . . str. 48
2.7.6. Określenie współczynnika dyfuzji międzydziarnowej na podstawie nachylenia profilu składu chemicznego w obszarze wewnątrz warstwy . . . . . . . . . . str. 49
2.7.7. Wyznaczenie współczynnika dyfuzji międzydziarnowej na podstawie zmiany pokrycia powierzchni przez dyfundujący składnik . . . . . . . . . . str. 51
2.7.8. Metoda oparta na określeniu czasu pojawiania się śladowej ilości dyfundującego składnika na zewnętrznej powierzchni . . . . . . . . . . str. 52
2.7.9. Metoda akumulacji powierzchniowej . . . . . . . . . . str. 53
3. Spektroskopia fotoelektronowa w inżynierii materiałowej . . . . . . . . . . str. 56
3.1. Spektroskopia fotoelektronowa XPS i UPS . . . . . . . . . . str. 56
3.2. Monitorowanie stopnia pokrycia powierzchni przez zaadsorbowany materiał . . . . . . . . . . str. 61
3.3. Zastosowanie spektroskopii fotoelektronowej do analizy procesu dyfuzji powierzchniowej . . . . . . . . . . str. 63
3.3.1. Obserwacja procesu dyfuzji powierzchniowej indu na powierzchni polikrystalicznego wolframu . . . . . . . . . . str. 66
3.3.2. Dyfuzja srebra na powierzchni polikrystalicznego wolframu . . . . . . . . . . str. 70
3.4. Zastosowanie spektroskopii elektronowej do analizy procesu tworzenia się stopów powierzchniowych w układzie cienkowarstwowym In-Ag . . . . . . . . . . str. 72
3.4.1. Analiza UPS w układach cienkich warstw In/Ag/W oraz Ag/In/W . . . . . . . . . . str. 73
3.4.2. Analiza procesu tworzenia stopów powierzchniowych AgIn1-x podczas dyfuzji powierzchniowej srebra i indu na powierzchni wolframu . . . . . . . . . . str. 78
3.5. Desorpcja termiczna (TDS) z wykorzystaniem metody XPS . . . . . . . . . . str. 84
3.5.1. Analiza mechanizmu wzrostu indu na powierzchni polikrystalicznego wolframu metodą termodesorpcji . . . . . . . . . . str. 86
3.5.2. Analiza mechanizmu wzrostu srebra na powierzchni W(110) metodą TDS . . . . . . . . . . str. 87
4. Dyfrakcja elektronów niskoenergetycznych w badaniach materiałów . . . . . . . . . . str. 89
4.1. Podstawy dyfrakcji elektronów niskoenergetycznych (LEED) . . . . . . . . . . str. 89
4.2. Badanie procesu wzrostu indu na powierzchni W(110) w oparciu o analizę obrazów dyfrakcyjnych LEED . . . . . . . . . . str. 92
5. Zastosowanie metod wykorzystujących skanującą sondę w badaniach materiałowych . . . . . . . . . . str. 96
5.1. Skaningowa mikroskopia tunelowa (STM) . . . . . . . . . . str. 97
5.2. Analiza mechanizmu wzrostu indu na powierzchni W(110) metodą STM . . . . . . . . . . str. 99
5.3. Mikroskopia sił atomowych (AFM) . . . . . . . . . . str. 105
5.4. Wykorzystanie AFM w obrazowaniu powierzchni materiałów . . . . . . . . . . str. 106
6. Podsumowanie . . . . . . . . . . str. 109
Literatura . . . . . . . . . . str. 110