alternate text RHEED pattern of Si(111)6x6Au surface.

 

Dyfrakcja elektronów RHEED

W metodzie dyfrakcji wysokoenergetycznych elektronów (RHEED – Reflection High Energy Electron Diffraction) w spektakularny sposób wykorzystana jest falowa natura elektronów. Skolimowana, monoergetyczna wiązka elektronów o energii kilkudziesięciu keV kierowana jest pod niewielkim kątem, zwykle około 1° do powierzchni i podlega rozproszeniu na powierzchniowych atomach. Rozproszone fale de Broglie interferują i tworzą na luminescencyjnym ekranie dyfrakcyjny obraz w postaci świecących plamek. W kształcie, symetrii i szczegółach obrazu zawarta jest informacja o strukturze krystalograficznej, morfologii powierzchni kryształu i o charakterze oddziaływania elektronów z atomami.

W najprostszej, kinematycznej teorii dyfrakcji RHEED zakłada się jednokrotny akt rozproszenia elektronów na powierzchniowych atomach kryształu. Model sprawdza się, gdy kąt padania jest niewielki, nie większy niż około 1° i wiązka elektronów nie wnika w głąb kryształu. Do określenia parametrów sieci odwrotnej powierzchni kryształu stosowana jest wówczas konstrukcja Ewalda a natężenie wiązki zwierciadlanie odbitej silnie zależy od atomowej gładkości powierzchni.

Zaawansowane teorie dyfrakcji elektronów RHEED uwzględniają fakt wielokrotnych rozproszeń fali elektronowej i są formułowane w formalizmie mechaniki kwantowej. W tym opisie zdefiniowana fala płaska padających elektronów rozpraszana jest na potencjałach atomów tworzących sieć, a jako rozwiązania poszukuje się przestrzennego rozkładu fal rozproszonych. Teoria ta, zwana dynamiczną teorią dyfrakcji, pozwala uwzględnić efekty temperaturowe (drgania sieci) i wiernie opisuje natężenia rozproszonych pod różnymi kątami wiązek dyfrakcyjnych.  

Literatura:

1.       S. Ino, Jpn. J. Appl. Phys., 16, 891 (1977).

2.       P. A. Maksym, J. L. Beeby, Surf. Sci. 110, 423 (1981).

3.       Z. Mitura, M. Stróżak, M. Jałochowski, Surf. Sci. Lett. 276, L15 (1992).

4.       Y.Horio, A. Ichimiya, Dynamical diffraction, effect for RHEED intensity oscillations: phase   shift of oscillations for glancing angles, Surf. Sci. 298, 261 (1993).

5.       S. L. Dudarev, L.-M. Peng, M. J. Wheelan, On the Doyle-Turner, representation of the optical   potential for RHEED calculations, Surf. Sci. 330, 86 (1995).