Вплив змiн дефектних станiв на властивостi фотокатода Si–Gd–O
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe62.08.0692Ключові слова:
Si, Gd, O, Gd2O3, дефекти структури, електроннi та емiсiйнi властивостiАнотація
Методами фотоелектронної (ℎv = 2,3–10,2 еВ) та оже-електронної спектроскопiй дослiджено змiни електронних та емiсiйних властивостей фотокатода на основi багатошарової структури окислених атомiв Gd (iмовiрно Gd2O3) на пiдкладцi iз Si(100) пiсля напилення на його поверхню додаткових шарiв атомiв Gd та бомбардування iонами Ar. Встановлено, що змiни властивостей фотокатода залежать вiд дефектностi його приповерхневого шару i зумовленi змiною концентрацiї локалiзованих електронних станiв, розташованих в забороненiй зонi Gd2O3. Показано, що бомбардування iонами Ar та експозицiя в атомарному воднi катода Si–Gd–O може використовуватись для керування його спектральними та емiсiйними характеристиками. Пiдтверджена можливiсть використання запропонованої нами енергетичної схеми фотокатода для якiсного аналiзу його властивостей.
Посилання
R. L. Bell. Negative Electron Affinity Devices. (Clarendon, 1973).
N.A. Soboleva. A new class of electronic emitters. Usp. Fiz. Nauk 111, 331 (1973) (in Russian).
https://doi.org/10.3367/UFNr.0111.197310f.0331
L.N. Dinh, W. McLean, M.A. Schildbach, M. Balooch. Synthesis and characterization of Si/Cs/O nanocluster thin films with negative electron affinity. Phys. Rev. B 59, 15513 (1999).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.59.15513
C.Y. Su, W.E. Spicer, I. Lindau. Photoelectron spectroscopic determination of the structure of (Cs, O) activated GaAs (110) surfaces. J. Appl. Phys. 54, 1413 (1983).
https://doi.org/10.1063/1.332166
Lihui Guo, Hou Xun. Analysis of photoelectron emission of transmission-mode NEA GaAs photocathodes. J. Phys. D 22, 348 (1989).
https://doi.org/10.1088/0022-3727/22/2/019
L. Diederich, O.M. Kuttel, P. Aebi, L. Schlapbach. Electron affinity and work function of differently oriented and doped diamond surfaces determined by photoelectron spectroscopy. Surf. Sci. 418, 219 (1998).
https://doi.org/10.1016/S0039-6028(98)00718-3
Zhang Jun-Ju, Chang Ben-Kang, Fu Xiao-Qian, Du YuJie, Li Biao et al. Influence of cesium on the stability of GaAs photocatode. Chin. Phys. B 20, 087902 (2011).
https://doi.org/10.1088/1674-1056/20/8/087902
W.A. Henle, M.G. Ramsey, F.P. Netzer,R. Cimino, W. Braun et al. Reactions at the Gd–Si(111)7×7 interface: Promotion of Si oxidation. Phys. Rev. B 42, 11073 (1990).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.42.11073
R. Hofmann, W.A. Henle, H. Ofner, M.G. Ramsey, F.P. Netzer et al. Physical and chemical effects at rareearth-metal SiO2–Si structures. Phys. Rev. B 47, 10407 (1993).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.10407
K. Wandelt, C.R. Brundle. The interaction of oxygen with gadolinium: UPS and XPS studies. Surf. Sci. 157, 162 (1985).
https://doi.org/10.1016/0039-6028(85)90641-7
R.I.R. Blyth, C. Searle, N. Tucker, R.G. White, T.K. Johal et al. Molecular adsorption on the (0001) surfaces of rareearth metals. Phys. Rev. B 68, 205404 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.205404
M. Cahay, P. Boolchand, S.B. Fairchild, L. Grazulis, P.T. Murray et. al. Review Article: Rare-earth monosulfides as durable and efficient cold cathodes. J. Vac. Sci. Technol. B 29 (6), 06F602 (2011).
O. Erikson, M. Cahay, J.M. Wills. Negative electron affinity material: LaS on InP. Phys. Rev. B 65, 033304 (2001).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.033304
M.G. Nakhodkin, M.I. Fedorchenko. Formation of Gd/Si(113) interface. Visn. Kyiv Univ. Ser. Fiz.-Mat. Nauky No. 4, 261 (2012) (in Ukrainian).
M.G. Nakhodkin, M.I. Fedorchenko. Interaction of Gd and O with Si(113) surface. Visn. Kyiv Univ. Ser. Fiz.-Mat. Nauky No. 1, 239 (2014) (in Ukrainian).
M.G. Nakhodkin, M.I. Fedorchenko. Interaction of oxygen and gadolinium with Si(100)2 × 1. Formatiom of a system with a work function of 1 eV. Ukr. J. Phys. 60, 97 (2015).
https://doi.org/10.15407/ujpe60.02.0097
M.G. Nakhodkin, M.I. Fedorchenko. Photoelectron emission of Si–Gd–O cathode. Ukr. J. Phys. 61, 248 (2016).
https://doi.org/10.15407/ujpe61.03.0248
Byoung-Chul Min, K. Motohashi, C. Lodder, R. Jansen. Tunable spin-tunnel contacts to silicon using low-workfunction ferromagnets. Nature Mater. 5, 817 (2006).
https://doi.org/10.1038/nmat1736
C.R. Abernathy, B.P. Gila, A.H. Onstine, S.J. Pearton, Jihyun Kim Jour et al. Progress in novel oxides for gate dielectrics and surface passivation of GaN/AlGaN heterostructure field effect transistors. J. Semicond. Technol. Sci. 3, 13 (2003).
W. Farber, P. Braun. Oxygen exposure of Sm, Gd and Tb studied by Auger electron spectroscopy. Surf. Sci. 41, 195 (1974).
https://doi.org/10.1016/0039-6028(74)90303-3
P. Morgen, J.H. Onsgaard, S. Tougaard. Observation of changes in the electronic density of states at a Si (111) surface during adsorption of oxygen by Auger electron spectroscopy. Appl. Phys. Lett. 34, 488 (1979).
https://doi.org/10.1063/1.90858
T.A. Carlson. Photoelectron and Auger Spectroscopy (Plenum Press, 1975) [ISBN: 978-1-4757-0120-3].
https://doi.org/10.1007/978-1-4757-0118-0
J.S. Foord, C.H. Goeting. Diamond electrodes modified by argon ion bombardment. Phys. Status Solidi A 201, 2439 (2004).
https://doi.org/10.1002/pssa.200405182
R. Pretorius, J.M. Harris and M.A. Nicolet. Reaction of thin metal films with SiO2 substrates. Solid State Electron. 21, 667 (1978)
https://doi.org/10.1016/0038-1101(78)90335-0
G. Molnar, G. Peto, E. Kotai, L. Guczi. The oxidation of Gd0.95SiO0.05 layers. Vacuum 41, 1640 (1990).
https://doi.org/10.1016/0042-207X(90)94041-N
B.A. Orlowski, B.J. Kowalski, E. Guziewicz, E. Lusakowskaa, V. Osinniyet et al. Microscopic (AFM) and resonant photoemission study of Gd/Si(111) interface. Radiat. Phys. Chem. 78, S22 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2009.05.022
M.V. Nikolic, S.M. Radic, V. Minic, M.M. Ristic. The dependence of the work function of rare earth metals on their electron structure. Microelectron. J. 27, 93 (1996).
https://doi.org/10.1016/0026-2692(95)00097-6
Interaction of Ions with Matter [http://www.srim.org].
R. Berish. Sputtering by Particle Bombardment (Springer, 1981).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
