2010-2011

€

K = cosθ1 ± (A2 − sin2θ)1/ 2

1+ A

2

K = E1 /E0A = M2 /M1

Un proces de ciocnire elastică în SL Un proces de ciocnire elastică în SCM

Dependenţa factorului cinematic, K, de unghiul de împrăştiere.

Raportul maselor, A=M2/M1 este luat aici ca parametru.

Precizări:

o  Necesită condiţii de UHV o  Echipament: acc.de particule. o  Potenţial de interacţiune: Coulomb

o  Adancime de sondare – 100 nm o  Efectul pulverizarii este minor (σp ≅ 0 la aceste energii).

o  Detectia: scintilatori cu corp solid.

€

dσdΩ

=Z1Z2e

2

4E0

21

(sinθ2)4

  RBS – tehnică adecvată pentru determinarea concentratiei

elementelor-urmă, cu masă atomică mai mare decât cea a

atomilor substratului.

  Sensibilitatea RBS pentru detectarea atomilor uşori, sau a

celor situaţi departe de regiunea de suprafaţă este redusă

(implantare ionică).

  Rezoluţia (în funcţie de valorile masei) a RBS este mai

mare în cazul elementelor uşoare, decât cele grele (coef.

cinematic variază rapid pentru valori mici ale lui A,

deoarece impulsul transmis ţintei prin ciocnire are valoare

maximă pentru mase egale ţintă-proiectil).

Peak-urile elementelor grele nu pot fi rezolvate, în cazul

elementelor “grele” (W de Ta, sau Fe faţă de Ni).

Observaţie:

He şi H nu pot fi detectate, deoarece ele suferă “forward

scattering”.

Valorile calculate ale randamentului de împrăştiere

Efectul variaţiei lui k: Semnalul Si este de 5 ori mai slab decât al Ta!

Si în zona de “bulk” (substrat)

Si în zona de interfaţă

Diferenţa BSE: ΔE = λ d

  Raportul înălţimilor picurilor Ta şi Si (corectate cu valorile σ ale Ta şi Si) = raportul conc. atomice ale Ta

şi Si.

  Raportul lărgimilor (ΔE1,2) = raportul grosimilor de film.

E1 – energia ionilor imprastiati;

E0 – energia ionului incident (100 – 10 000 eV);

M1 – masa ionului incident;

M2 – masa atomului imprastietor;

θL- unghiul de împrastiere Analiza calitativa sau semi-cantitativa a compozitiei suprafetei.

λ

  In cazul unghiurilor de imprăştiere θL = 900 si θL = 1800 (backward scattering), ecuaţia anterioară devine si mai simplă:

Schema instalatiei LEIS, folosind spectroscopia TOF (time of flight)

pentru detectia particulelor imprastiate (forward scattering backward scattering).

Nuclear Instruments and Methods, Vol. 162, 1979, p 587.

Relaţie mai complicată, datorită unor factori geometrici:

Un spectru LEIS demonstrand evolutia unui strat atomic “ultim” al suprafetei Ti, pe

masura formarii TiN. Evolutia cu presiunea N2 a intensităţii semnalului Ti în spectrul LEIS al unei suprafeţe de Ti expuse la o atmosferă de N2.

Fascicol incident: 3 keV 3He+ unghi de detectie = 1350

Spectrul LEIS demonstrând cinetica oxidării unei suprafeţe de TiN, expuse unei atmosfere de O2 (pO2=5 x 10-9 mbar).

Evoluţia temporală a: (a)  semnalelor LEIS ale O şi N; (b)  (b) concentraţiilor atomice relative ale

aceloraşi elemente.