5.7. Затенение подложки Ag (111) эпитаксиальным Au

Ионное рассеяние находит важное применение при изучении начальных стадий эпитаксии. Возможность контроля за процессом эпитаксии, начиная с первого монослоя, продемонстрирована на рис. 5.15, г. Если осевшие на поверхность атомы находятся в полном соответствии с подложкой, то конусы тени, создаваемой адсорбированными атомами, будут защищать атомы подложки от пучка пробных ионов.

Рис. 5.16. Спектры обратиого рассеяния иоиов Не с энергией 2,0 МэВ, падающих на чистую -поверхность кристалла W вдоль оси (спектр 1) и вдоль направления, не совпадающего с главными кристаллографическими осями (спектр 2). Заметим, что спектр 2 в отсутствие каналирования, называемый случайным спектром, уменьшен в 10 раз [5].

Эта концепция затенения подложки демонстрируется на рис. 5.17 на примере монослойного покрытия золотом поверхности серебра, совпадающей с плоскостью (111). На верхней части рисунка изображен поперечный разрез поверхности (111). Рисунок лежит в плоскости (011), которая содержит направления нормального падения наклонного падения . В отсутствие -покрытия пучок ионов «видит» в направлении три первых монослоя серебра, а в направлении только первый монослой. На рис. 5.17 изображен спектр обратного рассеяния ионов с энергией 1,0 МэВ, падающих вдоль оси чистую поверхность серебра и на поверхность, покрытую приблизительно одним, тремя и четырьмя монослоямн золота. Уменьшение поверхностного пика от серебра при образовании покрытия непосредственно свидетельствует, что -слой сопрягается с -подложкой; другими словами, золото эпитаксиально на серебре. Для проверки сопряжения на каждом шаге, монослой за монослоем, более чувствительным является направление при котором уже один монослой золота заслоняет все возможные положения атомов серебра.

Рис. 5.17. Спектры обратного рассеяния (в произвольных единицах)ионов Не+ с энергией 1,0 МэВ, падаюших вдоль оси на а) чистую -поверхность и на покрытую -слоем различной толщины: б) 0,7 монослоя; в) 2,9 монослоя; г) 3,8 монослоя. Поверхностный Ag-пик уменьшается из-за адсорбции Au [5].

На рис. 5.18 показано уменьшение поверхностного пика серебра в зависимости от толщины покрытия золотом при низкотемпературной (140 К) эпитаксии и для анализа в направлении . Сплошная линия является результатом компьютерного моделирования в предположении, что атомы нарастают на поверхности послойно, монослой за монослоем, образуя однородное покрытие. Согласие между экспериментальными данными и расчетной кривой подтверждает, что на самом деле происходит эпитаксия золота и образование однородного покрытия.

Зарегистрировать появление первого монослоя золота на -подложке можно по уменьшению поверхностного пика серебра. Образование последующих -слоев на начальном Аи-слое можно проконтролировать по эффекту затенения золота золотом. Кривая отношения -сигналов при падении вдоль оси и при случайном падении имеет излом при толщине покрытия, равной одному монослою, и ярко выраженный спад с дальнейшим увеличением толщины (рис. 5.18). Штриховая кривая является результатом компьютерного моделирования. Согласие между расчетной кривой и экспериментальными данными свидетельствует о том, что действительно

Рис. 5.18. Интенсивность поверхностного -пика как функция толщины -покрытия (в монослоях), производимого на (-поверхности при температуре 140 К, для ионов Не с энергией 1,0 МэВ, падающих вдоль направления (зависимость 1, левая масштабная ось). Показано также отношение -сигналов при падении вдоль оси и при случайном падении как функция толщины -покрытия (зависимость 2, правая масштабная ось). Как сплошная, так и штриховая линии рассчитаны в предположении псевдоморфного послойного роста. При расчете использованы трехмерные тепловые колебания, корреляции тепловых колебаний не учитывались [11].

имеет место эпитаксия золота. Уменьшение поверхностного -пика с увеличением толщины -покрытия является мерой сопряжения эпитаксиального слоя с подложкой; уменьшение является мерой качества эпитаксиальной пленки.