GaAs、Si的外逸电子发射探测

外逸电子(Exoelectron)是一新材料,它系指从材料表面发射的低能电子.金属、半导体、介质在辐照、轰击、变形、相变、氧化和吸附等作用下能自发射低能电子[1-3].若在光、热的激发下外逸电子发射就更加明显,前者激发的电子称为光激外逸电子发射(OSEE),后者称为热激外逸电子发射(T     

单层表面分析方法──低能离子散射和静态二次离子质谱

固体材料的表面特性,例如电子或离子的表面发射或表面吸收,分子的表面吸附,以及表面化学反应等。取决于材料的表面层。特别是最外原子层的组成和结构.自六十年代末期以来,研究表面组成和结构的方法已获得迅速发展[1].这些方法的信息深度范围一般为1—10个原子层,其中低能离子散射和静态二次离子质谱可用于单层表面分析.这两种方法都是用离子束来探测表面的.和用电子束入射的情形类似,用离子束入射时也能引起四种类型的粒子发射:离子散射和二次离子发射;中性粒子溅射;电子发射和光子发射.这些发射原理已构成多种表面的研究方法,见图1.在这些…     

Monte Carlo方法计算低能电子作用下固体背散射电子发射及空间分布

应用Monte Carlo方法,对能量E₀≤5keV低能电子作用下固体Al、Cu、Ag、Au的背散射电子发射及表面空间分布作了计算.模型应用Mott散射截面及修正的Bethe方程分别描述低能电子在固体中的弹性和非弹性散射.计算了背散射电子能量分布、表面空间分布、深度分布和角分布规律及特征,还计算分析了背散射电子角分布与深度分布、表面空间分布及能量分布之间的关系,系统地描述了背散射电子的发射及分布规律.     

金纳米结构表面二次电子发射特性

使用低气压蒸发工艺制备了金纳米结构,研究了金纳米结构的二次电子发射特性及其对表面形貌的依赖规律,表征了金纳米结构表面出射二次电子能量分布.实验结果表明:蒸发气压升高时,金纳米结构孔隙率增大,表面电子出射产额降低;能量分布表明金纳米结构仅对低能真二次电子有明显抑制作用,对背散射电子的作用效果则依赖于表面形貌.使用由半球和沟槽构成的复合结构,并结合二次电子发射唯象概率模型,对金纳米结构进行模型等效及电子发射特性仿真,模拟结果表明:纳米结构中的半球状纳米颗粒对两种电子产额均有增强作用;沟槽对真二次电子产额有强抑制作用,而对背散射电子产额仅有微弱抑制作用.本工作深入研究了金纳米结构表面电子发射机理,对于开发空间微波系统中纳米级低电子产额表面有重要参考价值.     

表面形貌对热阴极电子发射特性的影响

为了研究热阴极表面形貌对电子发射能力的影响,使用飞秒激光微纳加工技术在光滑的热阴极表面制备不同尺寸和形状的周期性条纹结构,并使用相同的制备工艺对阴极进行除气和激活.测试结果显示:阴极表面周期性条纹结构可有效增强阴极的电子发射能力,正交双向条纹结构表面阴极的发射电流密度高于单向条纹结构表面阴极的发射电流密度,而且随条纹结构尺寸的降低,阴极的电子发射能力逐渐增强.对阴极表面形貌进行仿真,发现微尖顶端位置在强电场的作用下具有较强的电子发射能力.当阴极表面微尖底部直径与高度比值(r/h)较小时,微尖的侧面仍是阴极电子发射的主要区域,但是随着r/h减小,阴极的电子发射区域逐渐由微尖侧面发射向微尖顶端转移,场助电子发射效应成为阴极电子发射的主要组成部分.     

高电荷态离子Arq+入射在金属表面形成靶原子X射线谱

本文报道低能高电荷Ar12+、Ar13+ 、Ar14+离子与金属Mo表面作用过程中Mo原子受激发射X射线和X射线强度随入射能量变化的实验结果.结果表明,低速高电荷离子与金属表面原子相互作用可有效地激发靶原子或靶离子内壳层电子而发射X射线.     

表面电子能量损失谱

表而电子能量损失谱是表面分析实验技术中较新的一种.这一方法是用具有高度单色性的低能电子束作为入射粒子束,来测量经晶体样品表面散射后的电子的能谱.在入射电子(设其能量为E0)被样品背向散射到真空中去的过程中,有可能激发起若干量子能量分别为 等的振动模,因而在散射谱中会出现能量分别为E1=E0- …等的一系列损失峰.这些振动模或者仅与衬底原子有关(如声子激发),或者同时与吸附在表面上的原子或分子有关.因此,通过对谱的分析可以得到关于表面结构、吸附物种类和吸附位置等许多重要信息. 在表面电子能量损失谱中所用的入射电子的动能…     

表面磁性的新探针──极化低能正电子

近几年表面磁性研究日渐话跃,理论上已能定量计算过渡族铁磁材料的表面电子性质,如能带结构、电荷密度、自旋密度、表面态等.与此同时也发展了各种探测表面磁性的实验技术,如极化的光电子发射、极化低能电子散射、中子反射、铁磁共振等等.通常,表面磁性的探测是很困难的.原因是     

高电荷态Krq+与Al表面碰撞发射可见光的研究

利用低速(V≈0.01 V_Bohr)高电荷态Kr^q+ (q=8, 10, 13, 15, 17)离子轰击金属Al表面, 获得了碰撞过程产生的300–600 nm的光谱. 实验结果表明: 低能大流强(μA/cm²量级)离子束入射金属表面, 可产生溅射原子、离子和入射离子中性化后发射的可见光. 随着入射离子势能(电荷态)增加, 碰撞过程中发射谱线的强度增强. 与激发态3d能级相比, 较高的势能可以有效地激发Al原子的电子到较高4s能级. 关键词： 高电荷态离子 可见光发射 离子与表面作用     

低能二次电子对微波输能窗击穿现象的影响

在微波输能窗次级电子倍增效应的模拟研究中,往往忽视低能电子的作用。基于Monte Carlo算法,模拟输能窗次级电子倍增规律,研究了经典的Vaughan模型、Vincent模型和Rice模型三种二次电子发射模型下次级电子倍增效应的差异,通过拟合倍增敏感曲线,获得了低能电子对切向和法向电场作用下输能窗次级电子倍增效应的影响。模拟结果表明,当切向电场作用时,三个发射模型得到的敏感曲线几乎重合,低能电子对敏感曲线的影响甚微,其中Rice模型的敏感区域最大。当法向电场作用时,由Vincent模型拟合得到的敏感区域远大于其他两个模型。     

Monte Carlo方法模拟低能电子在Al中的散射

基于文献[1]的工作,电子在固体中的弹性散射用Mott微分截面计算;非弹性散射分为单电子激发和等离子激发并由Streitwolf、Gryzinski及Quinn的截面描述.模拟了低能电子在Al块样及薄膜中的散射过程,对不同能量低能电子作用下Al的背散射系统、能谱又透射系数作了计算,结果与实验符合较好.也对背散射电子、低能损背散射电子表面分布作了计算,结果表明低能损背散射电子具有较好的空间分辨率.     

光电子衍射

六十年代末,由于超高真空条件的获得,使低能电子衍射仪(LEED)逐渐发展成为实用的表面结构分析手段[1].在理论上,几种LEED的动力学理论也相继出现[2-4].利用LEED实验与理论计算的比较,可以决定长程有序表面结构,但对无序表面结构测定,LEED则无能为力. 七十年代中期开始,人们着手寻找一种新的表面结构分析方法,这种方法以LEED为基础,又弥补了它的不足.LEED的入射电子源是非相干源,如果用单色光激发表面层内原子,使之发射光电子,则这种光电子是相干电子源.光电子在固体中的衍射过程与LEED一样,分析光电子的衍射谱而获得表面原子结…     

飞秒激光辐照铝靶产生快电子发射的实验和模拟研究

采用实验和数值模拟研究了飞秒激光辐照铝靶产生的快电子发射.实验中,在主脉冲前加上一个预脉冲产生预等离子体,然后主脉冲与预等离子体作用产生快电子.在激光反射方向附近,实验测量的快电子束发射与数值模拟的结果高度地一致;在靶背面,发射的快电子的数目小于数值模拟的结果,原因在于快电子在靶内输运受到电荷分离场和碰撞的影响;在数值模拟中未出现的,沿靶表面发射的快电子束,是由表面准静态电磁场的禁闭效应产生.     

液氦表面的电子

液氦外表面上的电子层构成一个近理想二维电子系统。通常,固体或液体外面的电子要受到静电镜象力的吸引作用。对于大多数绝缘体和半导体来说,低能电子可以进入该物质的导带而进入物质内部。包括液态的氦、氢和氖在内的少数物质具有负电子亲和力,而存在一个阻止电子进入物质内部的势垒。对于液氦,这个势垒为1.0eV。长程吸引电象势和短程排斥势垒结合在一起形成一个势阱。其极小值在表面平面外约76(?)距离处。这就导致了束缚电子态。电子可以平行表面自由运动,但垂直表面的运动则受到势阱的限制。表面电子的这些性质已在理论上和实验上得到广泛的研究。研究氦表面态电子性质的典型实验系统是在RCA实验室发展起来的。此束缚态的电象势和氢原子中电子的库仑吸引势在数学上是类似的,因此表面态电子具有和氢原子相似的基态和一系列激发态。其主要区别是介电体电象力比直接库仑吸引作用要弱得多,所以氢原子的束缚能为13.6eV,而表面态仅有0.65meV。表面态的类氢谱线已由射频辐射的测量从实验上证实。已被研究过的性质有:平行表面运动的电子迁移率,由于电容器的电子静电力引起的液面的变形,由于电子逸出表面引起的表面电子寿命,由于表面电子不是连续带电层而是不连续的点电荷所引起的效应。在温度充分低时,电子间     

一个静电式电子能量分析器系统

电子能谱技术是近年来迅速发展的表面物理研究手段及化学成分与结构的有力分析工具。它的基本思想是测量在各种激发(如X射线、紫外光、电子、离子)下由物质表面逸出的电子动能谱,据以推断物质的电子能级结构,由之探讨有关的物理、化学问题[1].准确测定电子动能谱当然是电子能谱仪器的最基本的要求了.由于实际所要测量的是低能(2000 eV以下)电子,采用静电式能量分析器有显著的优点,主要是可以安排得很紧凑,工作体积小,便于采用　金属屏蔽来消除外磁场的干扰。常用的静电式能量分析器如:同心球面电容器、同轴圆柱面及同轴圆柱镜分析器等,它们…     

低能电子在水介质中的输运过程

考虑到低能电子(能量下限为1eV)在水中输运时的电离,激发,俘获以及超激发引起的自电离等非弹性散射机制,并且考虑到OH⁺,H⁺等自由基的产生和分布,运用Monte Carlo方法模拟了电子在水中输运的径迹结构,揭示了电子在低能情况下输运时单条轨道的空间分布结构特点(云团,团点和短径迹等空间分布实体)和包含在大量轨道中的径迹结构的统计性质,并通过对比截止能量取30和1eV两种情况,分析了30eV以下的低能电子的作用.     

反冲原子对低速离子轰击Si表面时电子发射产额的影响

在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源高电荷态原子物理实验平台上,用低能(0.75keV/u≤EP/MP≤10.5keV/u,即3.8×105m/s≤vP≤1.42×106m/s)He2+,O2+和Ne2+离子束正入射到自清洁Si表面时二次电子发射产额的实验结果.结果表明电子发射产额γ近似正比于入射离子动能EP/MP.在相同动能下,γ(O)γ(Ne)γ(He),对于原子序数ZP比较大的O2+和Ne2+离子,ZP大者反而γ小,这与较高入射能量时的结果截然不同.通过计算不同入射能量下入射离子的阻止能损S,发现反冲原子对激发二次电子的作用随入射离子能量的降低显著增大,这正是导致在较低能量范围内二次电子发射产额与较高入射能量时存在差异的主要原因.     

关于热电子发射理论的评述(Ⅲ)——动态表面发射中心

本文提出能解释热阴极中各种现象的动态表面发射中心模型。电子发射来源于一个原子集团。在这原子集团中,当运动着的电子具有瞬时的最高能量,或集团的原子核吸引力达到最小时,便产生电子发射。超额钡是提供高能电子的根源。氧则按其在集团中的相对数量和相对位置而分别起有益或有害的作用。虽然锶、钙、铝酸盐、钨酸盐等对发射只起次要的作用,但它们对蒸发、徙动、传递电子等却有影响。实用热阴极的发射不均匀性证明发射中心的存在,而发射的不稳定性,例如闪变噪声,显示出发射中心的动态特性。     

脉冲电场下两种电极材料表面电子发射阈值特性的实验研究

研究了金属表面电子发射阈值的测量原理.以待测材料为阴极,以法拉第筒作为阳极收集电子.在"晨光号"加速器上,测量了不同粗糙度的304L不锈钢和铝表面电子发射阈值及经表面涂覆工艺处理后这两种电极材料表面电子发射阈值.研究发现:电极表面磨光可以抑制电子发射,随着粗糙度的增加,电子发射阈值降低;金属表面涂覆对抑制电子发射效果更为显著,电子发射阈值增加了一倍.     

掺镧锆锡钛酸铅陶瓷极化强度变化量对电子发射电流强度的影响

铁电阴极因其优异的电子发射性能在高功率微波管的电子束源、平板显示技术以及宇航推进器等领域 有着广阔应用前景而日益受到人们的重视.大量研究表明,铁电阴极电子发射性能受阴极材料性能的影响. 在激励电场作用下,铁电阴极材料会产生表面非屏蔽电荷而引起极化强度的变化, 这表明铁电阴极电子发射性能可能与阴极材料的极化强度变化量存在着某种关系. 为研究阴极材料极化强度变化量对铁电阴极电子发射性能的影响,以掺镧锆锡钛酸铅铁电和反铁电陶瓷样品 作为阴极材料,通过正半周电滞回线测试得到阴极材料在不同电场强度下的极化强度变化量, 测量得到电子发射电流强度随激励电场的变化曲线,并分析了电子发射电流强度与极化强度变化量的关系. 结果表明,两种样品电子发射电流强度与极化强度变化量正相关.