低能电子能谱.pptx

1.11.1引言引言引言引言vv19211921年年年年 Davisson Davisson 和和和和GermerGermer就就就就研研研研究究究究了了了了电电电电子子子子束束束束在在在在单单单单晶晶晶晶表表表表面面面面的的的的散散散散射射射射现现现现象象象象。并并并并发发发发现现现现了了了了电电电电子子子子的的的的散散散散射射射射不不不不是是是是各各各各向向向向同性的。同性的。同性的。同性的。vv3030年代后，人们开始了低能电子衍射方面的研究。年代后，人们开始了低能电子衍射方面的研究。年代后，人们开始了低能电子衍射方面的研究。年代后，人们开始了低能电子衍射方面的研究。vv5050年年年年代代代代，随随随随着着着着超超超超高高高高真真真真空空空空技技技技术术术术的的的的发发发发展展展展，人人人人们们们们识识识识别别别别到到到到获获获获得得得得清清清清洁洁洁洁表表表表面面面面对对对对观观观观察察察察低低低低能能能能电电电电子子子子衍衍衍衍射射射射图图图图象象象象的的的的重重重重要要要要性性性性，用用用用LEEDLEED研研研研究究究究了了了了Ti,Ti,Ge,Ge,Si,Si,Ni,Ni,SiCSiC等等等等的的的的表表表表面面面面原原原原子子子子排排排排列列列列，并开始研究气体在单晶表面的吸附现象。并开始研究气体在单晶表面的吸附现象。并开始研究气体在单晶表面的吸附现象。并开始研究气体在单晶表面的吸附现象。vv从从七七十十年年代代开开始始，开开展展了了 LEED 强强度度特特性性的的理理论论研研究究，并并结结合合计计算算机机模模拟拟计计算算，对对表表面面结结构构进进行行研研究究。目目前前，人人们们已已对对一一百百多多种种表表面面结结构构进进行行了了研研究究，得得到到许许多多表表面面吸附结构方面的新知识。吸附结构方面的新知识。vv入入射射电电子子的的能能量量通通 常常 为为 20 500 eV，对对应应的的波波长长为为0.30.05 nm。低能电子衍射装置的原理示意图低能电子衍射装置的原理示意图 1.21.2低能电子衍射低能电子衍射低能电子衍射低能电子衍射vv晶晶晶晶体体体体中中中中的的的的原原原原子子子子对对对对能能能能量量量量在在在在0500 0500 eVeV范范范范围围围围内内内内的的的的电电电电子子子子有有有有很很很很大大大大的的的的散散散散射射射射截截截截面面面面，入入入入射射射射电电电电子子子子在在在在经经经经受受受受弹弹弹弹性性性性或或或或非非非非弹弹弹弹性性性性散散散散射射射射之之之之前前前前是是是是不不不不能能能能进进进进入入入入晶晶晶晶体体体体很很很很深深深深的的的的。因因因因此此此此，背背背背散散散散射射射射电电电电子子子子中中中中绝绝绝绝大大大大部部部部分分分分是是是是被被被被表表表表面面面面或或或或近近近近表表表表面面面面的的的的原原原原子子子子散散散散射射射射回回回回来来来来的的的的，这这这这就就就就使使使使低低低低能能能能电电电电子子子子衍衍衍衍射射射射成成成成为为为为研研研研究究究究表表表表面面面面结结结结构构构构的一个理想的手段。的一个理想的手段。的一个理想的手段。的一个理想的手段。vv正正正正是是是是由由由由于于于于晶晶晶晶体体体体原原原原子子子子对对对对低低低低能能能能电电电电子子子子散散散散射射射射的的的的截截截截面面面面很很很很大大大大，使使使使得得得得电电电电子子子子在在在在离离离离开开开开晶晶晶晶体体体体前前前前经经经经受受受受多多多多次次次次散散散散射射射射的的的的几几几几率率率率很很很很大大大大，这种现象称为多重散射。这种现象称为多重散射。这种现象称为多重散射。这种现象称为多重散射。vv由由由由于于于于多多多多重重重重散散散散射射射射的的的的存存存存在在在在，使使使使低低低低能能能能电电电电子子子子衍衍衍衍射射射射结结结结果果果果的的的的分分分分析析析析变变变变得得得得极极极极为为为为复复复复杂杂杂杂。至至至至今今今今，还还还还不不不不能能能能唯唯唯唯一一一一地地地地根根根根据据据据低低低低能能能能电电电电子子子子衍衍衍衍射射射射数数数数据据据据决决决决定定定定晶晶晶晶体体体体表表表表面面面面原原原原子子子子的的的的排排排排列列列列，这这这这方方方方面面面面的研究仍在继续进行之中。的研究仍在继续进行之中。的研究仍在继续进行之中。的研究仍在继续进行之中。一维衍射栅产生的散射圆锥一维衍射栅产生的散射圆锥 由由由由于于于于表表表表面面面面原原原原子子子子的的的的散散散散射射射射截截截截面面面面很很很很大大大大，起起起起散散散散射射射射作作作作用用用用的的的的主主主主要要要要是是是是表表表表面面面面第第第第一一一一层层层层原原原原子子子子，作作作作为为为为近近近近似似似似，可可可可按按按按二二二二维维维维散散散散射射射射考考考考虑虑虑虑。对对对对于于于于一一一一维维维维原原原原子子子子链链链链，则则则则相相相相邻邻邻邻原原原原子子子子间间间间的的的的光光光光程程程程差差差差等等等等于于于于波波波波长长长长的的的的整整整整数数数数倍倍倍倍时时时时，散散散散射射射射波波波波发发发发生生生生衍衍衍衍射射射射。对对对对于于于于垂垂垂垂直入射的电子，则衍射条件为：直入射的电子，则衍射条件为：直入射的电子，则衍射条件为：直入射的电子，则衍射条件为：a acoscos h h =h h ，h h=0,=0,1,1,2,2,表明衍射方向处在与轴线成表明衍射方向处在与轴线成表明衍射方向处在与轴线成表明衍射方向处在与轴线成 h h的圆锥面上。的圆锥面上。的圆锥面上。的圆锥面上。如如果果荧荧光光屏屏位位于于电电子子枪枪的的同同一一方方，且且是是以以衍衍射射栅栅为为球球心心的的一一个个球球面面，则则衍衍射射圆圆锥锥和和荧荧光光屏屏的的交交线线是是一一组组直直线线，间间距距为为r/a，r是是荧光屏的半径。荧光屏的半径。对对对对于于于于二二二二维维维维网网网网格格格格，设设设设二二二二维维维维网网网网格格格格单单单单元元元元是是是是长长长长方方方方形形形形，x x方方方方向向向向间间间间距距距距为为为为a a，y y方方方方向向向向的的的的间间间间距距距距为为为为b b。对对对对垂垂垂垂直直直直入入入入射射射射的的的的情情情情况况况况，在在在在x x方方方方向向向向发发发发生生生生衍衍衍衍射射射射的的的的同同同同时时时时，在在在在y y方方方方向向向向上上上上也也也也有有有有类类类类似似似似的的的的衍衍衍衍射射射射发发发发生生生生。因因因因此此此此，对对对对二二二二维维维维衍衍衍衍射射射射栅栅栅栅，荧荧荧荧光光光光屏屏屏屏上显示出一组点上显示出一组点上显示出一组点上显示出一组点 。对对对对于于于于较较较较复复复复杂杂杂杂的的的的二二二二维维维维晶晶晶晶格格格格，衍射条件为：衍射条件为：衍射条件为：衍射条件为：(s(s s s0 0)(p pa+a+q qb)=b)=n n 若电子束垂直入射，则有若电子束垂直入射，则有若电子束垂直入射，则有若电子束垂直入射，则有 s s(p pa+a+q qb)=b)=n n 即即即即 s s a=a=h h ，s s b=b=k k 。在在在在二二二二维维维维倒倒倒倒格格格格子子子子中中中中，衍衍衍衍射方程为：射方程为：射方程为：射方程为：(s s s s0 0)/)/=HHhkhk+NNNN是是是是垂垂垂垂直直直直于于于于倒倒倒倒易易易易晶晶晶晶格格格格的的的的一一一一个个个个矢矢矢矢量量量量。由由由由衍衍衍衍射射射射方方方方程程程程，可可可可以以以以利利利利用用用用反反反反射射射射图图图图的概念确定衍射方向。的概念确定衍射方向。的概念确定衍射方向。的概念确定衍射方向。由二维倒易晶格和厄华德球确定的衍射方向由二维倒易晶格和厄华德球确定的衍射方向 因为衍射方向决定于倒易晶格垂线与反射球的交点，若样因为衍射方向决定于倒易晶格垂线与反射球的交点，若样品处于荧光屏的球心，则荧光屏上品处于荧光屏的球心，则荧光屏上LEED图案是二维倒易图案是二维倒易晶格的投影。晶格的投影。当入射电子能量改变时，电子波长发生变化，当入射电子能量改变时，电子波长发生变化，LEED图案图案随之变化。当电子能量变化时，随之变化。当电子能量变化时，(00)位置是不变的，这个位置是不变的，这个规律可以用来判断那个斑一点是规律可以用来判断那个斑一点是(00)点，点，并且可以判断并且可以判断原电子束是否垂直入射。原电子束是否垂直入射。1.31.3基本理论及应用基本理论及应用基本理论及应用基本理论及应用 vv运动学理论：运动学理论：先先先先考考考考虑虑虑虑一一一一维维维维情情情情况况况况，设设设设有有有有MM个个个个原原原原子子子子，则则则则相相相相邻邻邻邻原原原原子子子子散散散散射射射射波波波波的光程差为：的光程差为：的光程差为：的光程差为：-2-2(s s s s0 0)d d/-KK d d K K为散射矢量。为散射矢量。为散射矢量。为散射矢量。若第若第若第若第j j个原子的散射波为：个原子的散射波为：个原子的散射波为：个原子的散射波为：j j =AAcoscos t t+j j =ReReAAexpexpi i(t t+j j )则合成的散射波为：则合成的散射波为：则合成的散射波为：则合成的散射波为：对于基矢为对于基矢为对于基矢为对于基矢为a,ba,b，每个晶格内有，每个晶格内有，每个晶格内有，每个晶格内有NN个原子的二维晶个原子的二维晶个原子的二维晶个原子的二维晶格，有：格，有：格，有：格，有：其中其中其中其中f fn n为网格内第为网格内第为网格内第为网格内第n n个原子的散射因子。个原子的散射因子。个原子的散射因子。个原子的散射因子。定义定义定义定义F F为单元网格的结构因子，则总散射波的强度为单元网格的结构因子，则总散射波的强度为单元网格的结构因子，则总散射波的强度为单元网格的结构因子，则总散射波的强度为：为：为：为：即即即即K K a a=2=2h h，KK b b=2=2k k 时，发生衍射极大。时，发生衍射极大。时，发生衍射极大。时，发生衍射极大。结构因子结构因子结构因子结构因子F F为：为：为：为：将引起衍射光点的强弱不将引起衍射光点的强弱不将引起衍射光点的强弱不将引起衍射光点的强弱不同，甚至消光。同，甚至消光。同，甚至消光。同，甚至消光。vv吸附表面的LEED图案：单单晶晶表表面面吸吸附附气气体体时时，LEED图图案案将将随随之之变变化化。改改变变后后的的衍衍射射图图案案反反映映了了吸吸附附原原子子的的排排列列规规律律。吸吸附附表表面面的的衍衍射射图图案案和和原单晶面的衍射图案有一定的几何关系。原单晶面的衍射图案有一定的几何关系。W(100)W(100)面面面面吸吸吸吸氧氧氧氧前前前前后后后后的的的的衍衍衍衍射射射射图图图图案案案案及及及及可可可可能能能能的的的的吸吸吸吸附附附附原原原原子子子子在在在在表表表表面面面面的的的的排排排排列列列列。根根根根据据据据这这这这一一一一结结结结果果果果，可可可可以以以以推推推推测测测测氧氧氧氧在在在在W(100)W(100)面的排列可能是面的排列可能是面的排列可能是面的排列可能是W(100)(2W(100)(2 2)-O2)-O。vv对对对对于于于于复复复复杂杂杂杂的的的的情情情情况况况况，吸吸吸吸附附附附面面面面的的的的原原原原子子子子排排排排列列列列可可可可能能能能有有有有多多多多种种种种形形形形式式式式，因因因因为为为为吸吸吸吸附附附附面面面面衍衍衍衍射射射射图图图图只只只只说说说说明明明明吸吸吸吸附附附附原原原原子子子子的的的的单单单单元元元元网网网网格格格格的的的的形形形形状状状状和和和和大大大大小小小小，并并并并不不不不能能能能给给给给出出出出具具具具体体体体的的的的原原原原子子子子位置。位置。位置。位置。Cu(210)面吸氧前后的面吸氧前后的LEED图及图及可能的原子排列可能的原子排列 W(100)面吸氢前后的面吸氢前后的LEED图及可能的原子排列。由图及可能的原子排列。由此可以推出其表面结构为此可以推出其表面结构为W(100)()R45o-H。vv可可可可以以以以用用用用代代代代数数数数矩矩矩矩阵阵阵阵方方方方法法法法从从从从吸吸吸吸附附附附原原原原子子子子排排排排列列列列求求求求衍衍衍衍射射射射图图图图，也可从衍射图求吸附表面结构。也可从衍射图求吸附表面结构。也可从衍射图求吸附表面结构。也可从衍射图求吸附表面结构。设设设设MMs s为描述吸附表面结构的矩阵，为描述吸附表面结构的矩阵，为描述吸附表面结构的矩阵，为描述吸附表面结构的矩阵，MMs s*为描述吸为描述吸为描述吸为描述吸附前后衍射图间的联系，则有：附前后衍射图间的联系，则有：附前后衍射图间的联系，则有：附前后衍射图间的联系，则有：vv同步网格同步网格 对对对对于于于于大大大大多多多多数数数数吸吸吸吸附附附附层层层层，吸吸吸吸附附附附原原原原子子子子紧紧紧紧密密密密地地地地排排排排列列列列在在在在一一一一起起起起。然然然然而而而而，某某某某些些些些吸吸吸吸附附附附表表表表面面面面的的的的LEEDLEED图图图图案案案案却却却却显显显显示示示示出出出出吸吸吸吸附附附附原原原原子子子子所所所所产产产产生生生生的的的的周周周周期期期期很很很很长长长长。这这这这时时时时，吸吸吸吸附附附附层层层层排排排排列列列列有有有有两两两两种可能：种可能：种可能：种可能：吸附分子相互作用距离很远；吸附分子相互作用距离很远；吸附分子相互作用距离很远；吸附分子相互作用距离很远；形成同步网格。形成同步网格。形成同步网格。形成同步网格。氨与氨与W(211)面相互作用后，在某一阶段出现面相互作用后，在某一阶段出现(7 2)衍射图案衍射图案 vv同同同同步步步步网网网网格格格格是是是是吸吸吸吸附附附附原原原原子子子子或或或或分分分分子子子子间间间间相相相相互互互互作作作作用用用用力力力力和和和和吸吸吸吸附附附附原原原原子子子子与与与与基基基基体体体体原原原原子子子子作作作作用用用用力力力力共共共共同同同同作作作作用用用用所所所所导导导导致致致致的的的的吸吸吸吸附附附附层层层层周周周周期期期期与与与与基基基基体体体体周周周周期期期期的的的的分数匹配。同步网格可用来解释高阶分数点的存在。分数匹配。同步网格可用来解释高阶分数点的存在。分数匹配。同步网格可用来解释高阶分数点的存在。分数匹配。同步网格可用来解释高阶分数点的存在。vv如如如如在在在在Cu(111)Cu(111)面面面面沉沉沉沉积积积积AgAg。因因因因为为为为AgAg和和和和CuCu都都都都是是是是面面面面心心心心立立立立方方方方晶晶晶晶体体体体，AgAg在在在在Cu(111)Cu(111)面面面面上上上上也也也也倾倾倾倾向向向向于于于于按按按按(111)(111)面面面面排排排排列列列列使使使使自自自自由由由由能能能能最最最最低低低低。因因因因为为为为CuCu和和和和AgAg的的的的 (111)(111)面面面面上上上上的的的的单单单单元元元元网网网网格格格格边边边边长长长长分分分分别别别别为为为为a aCuCu=0.2554=0.2554 nmnm和和和和a aAgAg=0.2886=0.2886 nmnm，a aCuCu /a aAgAg=0.884 0.884 8/9 8/9，所以只能形成，所以只能形成，所以只能形成，所以只能形成8 8 a aAgAg=9=9 a aCuCu的同步网格。的同步网格。的同步网格。的同步网格。vv不完善结构的衍射不完善结构的衍射 如如如如果果果果表表表表面面面面原原原原子子子子排排排排列列列列的的的的周周周周期期期期性性性性很很很很完完完完善善善善，则则则则LEEDLEED光光光光点点点点将将将将很很很很尖尖尖尖锐锐锐锐，并并并并且且且且背背背背景景景景很很很很暗暗暗暗。如如如如果果果果结结结结构构构构不不不不完完完完善善善善，则则则则背背背背景景景景亮亮亮亮度度度度增增增增加加加加或或或或出出出出现现现现其其其其他他他他图图图图案案案案。常常常常见见见见的的的的几几几几种种种种不不不不完完完完善善善善结结结结构构构构的的的的衍衍衍衍射射射射图图图图有有有有如如如如下下下下一一一一些些些些特特特特征征征征：整整整整个个个个背背背背景景景景增增增增加，扩散的亮点、环、裂开的亮点、条纹等。加，扩散的亮点、环、裂开的亮点、条纹等。加，扩散的亮点、环、裂开的亮点、条纹等。加，扩散的亮点、环、裂开的亮点、条纹等。氧氧在在Cu(110)面面上上刚刚开开始始吸吸附附时时，氧氧原原子子倾倾向向于于在在100方方向向扩扩散散，形形成成等等距距排排列列的的长长条条，此此时时衍衍射射图图将将出出现现衍衍射射条条纹纹，条条纹纹的的方方向向垂垂直直于于100方方向向，直直到到覆覆盖盖度度较大时，条纹逐渐收缩而形成较大时，条纹逐渐收缩而形成(2 1)衍射斑。衍射斑。vv台台台台阶阶阶阶表表表表面面面面具具具具有有有有很很很很独独独独特特特特的的的的物物物物理理理理化化化化学学学学性性性性质质质质。由由由由一一一一定定定定宽宽宽宽度度度度的的的的低低低低指指指指数数数数面面面面平平平平台台台台和和和和原原原原子子子子台台台台阶阶阶阶组组组组成成成成的的的的单单单单调调调调上上上上升升升升的的的的台阶表面称为邻界面或近真面。台阶表面称为邻界面或近真面。台阶表面称为邻界面或近真面。台阶表面称为邻界面或近真面。邻界面的结构因子，干涉函数和散邻界面的结构因子，干涉函数和散射波强度射波强度 台阶及所对应的反台阶及所对应的反射球射球 1.41.4低能电子衍射谱低能电子衍射谱低能电子衍射谱低能电子衍射谱 低低低低能能能能电电电电子子子子衍衍衍衍射射射射图图图图形形形形提提提提供供供供的的的的只只只只是是是是有有有有关关关关表表表表面面面面周周周周期期期期性性性性的的的的信信信信息息息息，即即即即元元元元格格格格的的的的大大大大小小小小和和和和形形形形状状状状，他他他他不不不不能能能能给给给给出出出出有有有有关关关关原原原原子子子子的的的的位位位位置置置置。表表表表面面面面层层层层与与与与衬衬衬衬底底底底之之之之间间间间的的的的距距距距离离离离和和和和有有有有关关关关元元元元格格格格中中中中原原原原子子子子分分分分布布布布的的的的信信信信息息息息。例例例例如如如如在在在在立立立立方方方方(001)(001)面面面面上上上上形形形形成成成成C(2C(2 2)2)结结结结构构构构时时时时，表表表表层层层层原原原原子子子子相相相相对对对对衬衬衬衬底底底底可可可可以以以以有有有有四四四四种种种种不不不不同同同同的的的的位位位位置置置置，而而而而表表表表层层层层与与与与衬衬衬衬底底底底顶顶顶顶层层层层的的的的间间间间距距距距则则则则取取取取决决决决于于于于表表表表层层层层原原原原子子子子取何种位置。取何种位置。取何种位置。取何种位置。vv为为为为了了了了解解解解决决决决以以以以上上上上这这这这些些些些问问问问题题题题需需需需要要要要分分分分析析析析各各各各级级级级衍衍衍衍射射射射束束束束的的的的强强强强度度度度随随随随入入入入射射射射电电电电子子子子能能能能量量量量的的的的变变变变化化化化。这这这这种种种种强强强强度度度度-入入入入射射射射电电电电子子子子能能能能量量量量(I-EI-E)曲曲曲曲线线线线称称称称为为为为低能电子衍射谱。低能电子衍射谱。低能电子衍射谱。低能电子衍射谱。vv在在在在实实实实际际际际分分分分析析析析时时时时，往往往往往往往往是是是是固固固固定定定定入入入入射射射射电电电电子子子子束束束束的的的的方方方方位位位位角角角角，然然然然后后后后测测测测量量量量某某某某几几几几级级级级衍衍衍衍射射射射束束束束的的的的强强强强度度度度随随随随电电电电子子子子束束束束能能能能量量量量的的的的变变变变化化化化。再再再再将将将将这这这这些些些些实实实实验验验验数数数数据据据据与与与与根根根根据据据据某某某某种种种种模模模模型型型型计计计计算算算算出出出出来来来来的的的的衍衍衍衍射射射射谱谱谱谱进进进进行行行行比比比比较较较较，调调调调节节节节原子的位置使二者符合得最好，即可确定表面的原子位置。原子的位置使二者符合得最好，即可确定表面的原子位置。原子的位置使二者符合得最好，即可确定表面的原子位置。原子的位置使二者符合得最好，即可确定表面的原子位置。vv这这这这种种种种计计计计算算算算相相相相当当当当复复复复杂杂杂杂，而而而而且且且且结结结结果果果果往往往往往往往往取取取取决决决决于于于于所所所所选选选选的的的的模模模模型型型型和和和和参参参参数。数。数。数。vv在在在在纯纯纯纯二二二二维维维维的的的的情情情情况况况况下下下下，电电电电子子子子不不不不会会会会受受受受垂垂垂垂直直直直方方方方向向向向上上上上的的的的周周周周期期期期势势势势的的的的影影影影响，这时强度随电子能量的变化是一个单调下降的函数。响，这时强度随电子能量的变化是一个单调下降的函数。响，这时强度随电子能量的变化是一个单调下降的函数。响，这时强度随电子能量的变化是一个单调下降的函数。vv对对对对于于于于纯纯纯纯三三三三维维维维的的的的衍衍衍衍射射射射，只只只只有有有有当当当当入入入入射射射射束束束束的的的的能能能能量量量量为为为为一一一一定定定定数数数数值值值值时时时时，才才才才能能能能看看看看到到到到某某某某一一一一衍衍衍衍射射射射束束束束。对对对对于于于于低低低低能能能能电电电电子子子子衍衍衍衍射射射射，情情情情况况况况正正正正好好好好介介介介于于于于二者之间。二者之间。二者之间。二者之间。vv表表表表面面面面原原原原子子子子对对对对低低低低能能能能电电电电子子子子的的的的散散散散射射射射截截截截面面面面还还还还未未未未大大大大到到到到电电电电子子子子无无无无法法法法穿穿穿穿透透透透表表表表面面面面的的的的原原原原子子子子层层层层，因因因因此此此此电电电电子子子子在在在在一一一一定定定定程程程程度度度度上上上上还还还还受受受受晶晶晶晶体体体体内内内内部部部部三三三三维维维维周周周周期期期期性的影响。性的影响。性的影响。性的影响。vv电电电电子子子子在在在在衍衍衍衍射射射射过过过过程程程程中中中中还还还还受受受受到到到到多重散射等因素的影响。多重散射等因素的影响。多重散射等因素的影响。多重散射等因素的影响。Al(100)表面在正入射时各种表面在正入射时各种(h1h2)衍射束的衍射束的I-E曲线曲线vv为为为为精精精精确确确确计计计计算算算算LEEDLEED谱谱谱谱的的的的细细细细节节节节，除除除除需需需需要要要要从从从从理理理理论论论论上上上上计计计计算算算算晶晶晶晶体体体体原原原原子子子子对对对对低低低低能能能能电电电电子子子子的的的的散散散散射射射射外外外外，还还还还要要要要考考考考虑虑虑虑多多多多次次次次散散散散射射射射、非非非非弹弹弹弹性性性性碰碰碰碰撞撞撞撞及及及及温温温温度度度度效效效效应应应应等等等等问问问问题题题题。考考考考虑虑虑虑多多多多重重重重散射的理论称为动力学理论。散射的理论称为动力学理论。散射的理论称为动力学理论。散射的理论称为动力学理论。vv这这这这些些些些问问问问题题题题是是是是很很很很复复复复杂杂杂杂的的的的，必必必必须须须须做做做做一一一一些些些些假假假假定定定定才才才才能能能能简简简简化化化化计计计计算算算算，并并并并得得得得到到到到和和和和实实实实际际际际相相相相近近近近的的的的结结结结果果果果。由由由由于于于于动动动动力力力力学学学学的的的的复复复复杂杂杂杂性性性性，到到到到19801980年年年年前前前前后后后后，只只只只有有有有大大大大约约约约一一一一百百百百多多多多种种种种表表表表面结构被确定。面结构被确定。面结构被确定。面结构被确定。被确定的表面结构可分为六大类：被确定的表面结构可分为六大类：被确定的表面结构可分为六大类：被确定的表面结构可分为六大类：清洁金属表面；清洁金属表面；清洁金属表面；清洁金属表面；原子吸附表面；原子吸附表面；原子吸附表面；原子吸附表面；半导体化合物和离子化合物表面；半导体化合物和离子化合物表面；半导体化合物和离子化合物表面；半导体化合物和离子化合物表面；半导体元素表面；半导体元素表面；半导体元素表面；半导体元素表面；重构的清洁金属表面；重构的清洁金属表面；重构的清洁金属表面；重构的清洁金属表面；分子吸附表面。分子吸附表面。分子吸附表面。分子吸附表面。前三类表面结构确定的较好，后三类由于结构参数较多，计前三类表面结构确定的较好，后三类由于结构参数较多，计前三类表面结构确定的较好，后三类由于结构参数较多，计前三类表面结构确定的较好，后三类由于结构参数较多，计算的复杂性和困难程度依次增加。算的复杂性和困难程度依次增加。算的复杂性和困难程度依次增加。算的复杂性和困难程度依次增加。vv许许许许多多多多清清清清洁洁洁洁金金金金属属属属的的的的表表表表面面面面结结结结构构构构的的的的确确确确定定定定可可可可达达达达到百分之几埃。到百分之几埃。到百分之几埃。到百分之几埃。vv表表表表面面面面原原原原子子子子的的的的第第第第一一一一、第第第第二二二二层层层层的的的的距距距距离离离离比比比比体体体体内内内内 受受受受 缩缩缩缩 0.6%0.6%，即即即即0.002 nm0.002 nm。Cu(100)面四个衍射束的面四个衍射束的I-E曲线的理论与曲线的理论与实验的比较实验的比较(a)Ni(100)-(2 2)-O的结构的结构(b)预计的预计的Ni(100)-C(2 2)-C结构结构(c)LEED谱计算求出的谱计算求出的Ni(100)-C(2 2)-C实际结构实际结构(a)(a)Fe(110)(2Fe(110)(2 2)-S2)-S结结结结构构构构的的的的一一一一种种种种模模模模型型型型(模模模模型型型型I)I)，这这这这里里里里只只只只调调调调节节节节层层层层间间间间距距距距，但但但但所所所所得得得得出出出出的的的的键键键键长长长长偏偏偏偏短。图短。图短。图短。图(b)(b)模模模模型型型型IIII考考考考虑虑虑虑了了了了基基基基底底底底重重重重构，并选择合理的键长。构，并选择合理的键长。构，并选择合理的键长。构，并选择合理的键长。vv从从计计算算结结果果与与实实验验曲曲线线的的比比较较看看，模模型型II II的的符符合合程程度比模型度比模型I I好。好。vv目前，目前，目前，目前，LEEDLEED分析可达到的极限可能性是：分析可达到的极限可能性是：分析可达到的极限可能性是：分析可达到的极限可能性是：单元网格面积限于单元网格面积限于单元网格面积限于单元网格面积限于2.5 nm2.5 nm；同层单元网格内的原子数不超过同层单元网格内的原子数不超过同层单元网格内的原子数不超过同层单元网格内的原子数不超过4 4；纵纵纵纵向向向向尺尺尺尺寸寸寸寸的的的的误误误误差差差差一一一一般般般般在在在在0.01 0.01 nmnm以以以以内内内内，横横横横向向向向尺尺尺尺寸误差在寸误差在寸误差在寸误差在 0.02 nm 0.02 nm 以内；以内；以内；以内；键键键键长长长长误误误误差差差差在在在在 0.0050.02 0.0050.02 nmnm，百百百百分分分分误误误误差差差差为为为为210%210%。1.51.5反射式高能电子衍射反射式高能电子衍射反射式高能电子衍射反射式高能电子衍射 反反反反射射射射式式式式高高高高能能能能电电电电子子子子衍衍衍衍射射射射(RHEED)(RHEED)用用用用高高高高能能能能电电电电子子子子(1030(1030 keV)keV)作作作作为为为为探探探探测测测测束束束束。由由由由于于于于高高高高能能能能电电电电子子子子在在在在固固固固体体体体中中中中的的的的穿穿穿穿透透透透深深深深度度度度和和和和非非非非弹弹弹弹性性性性散散散散射射射射自自自自由由由由程程程程都都都都较较较较大大大大，为为为为测测测测量量量量表表表表面面面面信信信信息息息息，入入入入射射射射电电电电子子子子采采采采用用用用略略略略射射射射方方方方式式式式，即即即即入入入入射射射射束束束束和和和和样样样样品品品品表表表表面面面面的的的的夹夹夹夹角角角角小小小小于于于于5 5o o。在在在在这这这这种种种种能能能能量量量量下下下下，背背背背弹弹弹弹性性性性散散散散射射射射很很很很弱弱弱弱，弹弹弹弹性性性性散散散散射射射射主主主主要要要要是是是是在在在在前前前前进进进进方方方方向向向向，因因因因此此此此衍衍衍衍射射射射束束束束也也也也处处处处在掠射方向。在掠射方向。在掠射方向。在掠射方向。RHEED的结构的结构 vvRHEEDRHEED常常常常配配配配合合合合分分分分子子子子束束束束外外外外延延延延在在在在晶晶晶晶体体体体生生生生长长长长过过过过程程程程中中中中不不不不断监测结晶的情况。断监测结晶的情况。断监测结晶的情况。断监测结晶的情况。vv由由由由于于于于RHEEDRHEED对对对对表表表表面面面面有有有有一一一一定定定定的的的的穿穿穿穿透透透透，故故故故适适适适于于于于研研研研究究究究一一一一些些些些从从从从表表表表面面面面向向向向体体体体内内内内发发发发展展展展的的的的化化化化学学学学吸吸吸吸附附附附和和和和表表表表面面面面反反反反应应应应，如如如如腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀、氧氧氧氧化化化化、碳碳碳碳化化化化、化化化化合合合合物物物物形形形形成成成成等等等等，以以以以及及及及一一一一些些些些表表表表面面面面组组组组分分分分由由由由表表表表面面面面至至至至内内内内部部部部有有有有所所所所不不不不同同同同的的的的多多多多组组组组分分分分系系系系统统统统，如如如如材材材材料料料料的的的的硬硬硬硬化化化化、钝钝钝钝化化化化、离离离离子子子子注注注注入入入入等等等等过过过过程程程程所所所所形形形形成成成成的的的的表面。表面。表面。表面。vv由由由由于于于于入入入入射射射射电电电电子子子子能能能能量量量量很很很很高高高高，波波波波长长长长很很很很短短短短，故故故故反反反反射射射射球球球球半半半半径径径径很很很很大大大大，比比比比倒倒倒倒易易易易晶晶晶晶格格格格基基基基矢矢矢矢长长长长度度度度大大大大4040倍倍倍倍左左左左右右右右。按按按按衍衍衍衍射原理射原理射原理射原理(00)(00)束应取镜面反射方向，如束应取镜面反射方向，如束应取镜面反射方向，如束应取镜面反射方向，如k k。vv如如如如果果果果反反反反射射射射球球球球或或或或倒倒倒倒易易易易晶晶晶晶格格格格杆杆杆杆有有有有点点点点“模模模模糊糊糊糊”，则则则则荧荧荧荧光光光光屏上显的不是一个点而是一条屏上显的不是一个点而是一条屏上显的不是一个点而是一条屏上显的不是一个点而是一条“条纹条纹条纹条纹”。vv例如例如例如例如:由于入射电子束有一定的发射角由于入射电子束有一定的发射角由于入射电子束有一定的发射角由于入射电子束有一定的发射角;能量分散使反射球展宽能量分散使反射球展宽能量分散使反射球展宽能量分散使反射球展宽;由于声子散射和表面有些无序使倒易晶格杆展宽；由于声子散射和表面有些无序使倒易晶格杆展宽；由于声子散射和表面有些无序使倒易晶格杆展宽；由于声子散射和表面有些无序使倒易晶格杆展宽；vv由于反射球半径很大，和球面相交的除由于反射球半径很大，和球面相交的除由于反射球半径很大，和球面相交的除由于反射球半径很大，和球面相交的除 (00)(00)杆外杆外杆外杆外还有还有还有还有(01),(01)(01),(01)杆，甚至杆，甚至杆，甚至杆，甚至(02),(02)(02),(02)杆，这些杆将形杆，这些杆将形杆，这些杆将形杆，这些杆将形成相应的衍射条纹。成相应的衍射条纹。成相应的衍射条纹。成相应的衍射条纹。如果已知样品至荧光屏的距离为如果已知样品至荧光屏的距离为如果已知样品至荧光屏的距离为如果已知样品至荧光屏的距离为L L，衍射条纹衍射条纹衍射条纹衍射条纹之间的距离为之间的距离为之间的距离为之间的距离为t t，则，则，则，则 tgtg =|=|b b*|=t/Lt/L，|b b*|=|=t/Lt/L。vv如如如如果果果果保保保保持持持持晶晶晶晶面面面面发发发发线线线线的的的的方方方方向向向向不不不不变变变变，转转转转动动动动晶晶晶晶体体体体使使使使 晶晶晶晶 面面面面 的的的的 经经经经 角角角角 转转转转 动动动动9090o o或或或或其其其其它它它它角角角角度度度度，就就就就可可可可以以以以测测测测出出出出|a|a*|的的的的大大大大小小小小，从从从从而而而而确确确确定定定定晶晶晶晶面面面面单单单单元元元元的的的的形状和大小。形状和大小。形状和大小。形状和大小。vv由由由由于于于于采采采采用用用用掠掠掠掠射射射射方方方方式式式式，RHEEDRHEED对对对对样样样样品品品品制制制制备备备备有有有有很很很很严严严严格格格格的的的的要要要要求求求求，即即即即样样样样品品品品表表表表面面面面要要要要经经经经过过过过抛抛抛抛光光光光，并并并并且且且且要要要要求求求求在在在在很很很很大大大大范范范范围围围围内内内内是是是是一一一一平平平平面面面面。如如如如果果果果表表表表面面面面粗粗粗粗糙糙糙糙，则则则则针针针针尖尖尖尖或或或或凸凸凸凸起起起起部部部部分分分分将将将将挡挡挡挡住住住住表表表表面面面面的的的的其其其其余余余余部部部部分分分分，这这这这时时时时电电电电子子子子将将将将穿穿穿穿过过过过凸凸凸凸起起起起部部部部分分分分，产产产产生生生生体体体体材材材材料料料料的的的的衍衍衍衍射射射射图图图图案案案案，荧荧荧荧光光光光屏屏屏屏上上上上显显显显的的的的是是是是一一一一系系系系列列列列光光光光点点点点而而而而不不不不是是是是条条条条纹纹纹纹。从从从从这这这这个个个个角角角角度度度度来来来来说说说说，RHEED RHEED 对对对对表表表表面面面面十十十十分分分分敏敏敏敏感感感感，并并并并可可可可用用用用于于于于研研研研究究究究表表表表面面面面的的的的三三三三维维维维效效效效应应应应，如如如如重重重重的的的的氧氧氧氧化化化化或或或或腐腐腐腐、外外外外延生长。延生长。延生长。延生长。vv与与与与LEEDLEED相相相相比比比比，RHEEDRHEED的的的的荧荧荧荧光光光光屏屏屏屏不不不不需需需需要要要要加加加加高高高高压压压压电电电电源源源源，因因因因为为为为衍衍衍衍射射射射电电电电子子子子本本本本身身身身有有有有足足足足够够够够大大大大的的的的能能能能量量量量。荧荧荧荧光光光光屏屏屏屏可可可可做做做做成成成成平平平平面面面面，一一一一般般般般荧荧荧荧光光光光粉粉粉粉直直直直接接接接涂涂涂涂在在在在观观观观察察察察窗窗窗窗的的的的内内内内壁壁壁壁，只只只只要要要要有有有有半半半半透透透透明明明明导导导导电电电电层层层层防防防防止止止止电电电电荷荷荷荷积积积积累累累累就就就就可可可可以以以以了了了了。荧荧荧荧光光光光屏屏屏屏前前前前可可可可以以以以不不不不加加加加能能能能量量量量过过过过滤滤滤滤，因因因因为为为为在在在在很很很很窄窄窄窄的的的的角角角角度度度度内内内内，衍衍衍衍射射射射束束束束比比比比非非非非弹弹弹弹性性性性散散散散射射射射电电电电子子子子及及及及次次次次级级级级电电电电子子子子强强强强得得得得多多多多。RHEEDRHEED的的的的电电电电子子子子枪枪枪枪需需需需要要要要耐耐耐耐高高高高压压压压引引引引线线线线及及及及高高高高压压压压电电电电源源源源，比比比比LEEDLEED稍复杂一些。稍复杂一些。稍复杂一些。稍复杂一些。使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！精品课件，你值得拥有精品课件，你值得拥有！使用时，直接删除本页！使用时，直接删除本页！精品课