Неперервне випромінювання поверхні срібла при іонному бомбардуванні

Размещено на http://www.allbest.ru/

УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 537.534

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

НЕПЕРЕРВНЕ ВИПРОМІНЮВАННЯ ПОВЕРХНІ СРІБЛА ПРИ ІОННОМУ БОМБАРДУВАННІ

01.04.04 - фізична електроніка

МИТРОПОЛЬСЬКИЙ ІГОР ЄВГЕНОВИЧ

Ужгород - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Ужгородському національному університеті, Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, ст.н.с. Бандурин Юрій Анатолійович, Ужгородський національний університет, ст.н.с. Проблемної НДЛ фізичної електроніки

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, ст.н.с.

Імре Арпад Йосифович, Інститут електронної фізики НАН України, завідуючий відділом електронних процесів

доктор фізико-математичних наук, пр.н.с.

Ченакін Сергій Петрович, Інститут металофізики НАН України, заст. зав. відділом

Провідна установа: Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченка, Міністерство освіти і науки України, кафедра кріогенної мікроелектроніки

Захист відбудеться “ 20 “ вересня 2001 р. о 14⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради при Ужгородському національному університеті за адресою: 88000, м. Ужгород, вул. Волошина, 54, ауд. 181.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Ужгородського національного університету (88000, м. Ужгород, вул. Капітульна, 9)

Автореферат розісланий “ 15 “ серпня 2001р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради

д.ф.-м.н., проф. Блецкан Д.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

свічення бомбардування срібло випромінювання

Актуальність теми. Активне дослідження явища емісійної електроніки - іонно-фотонної емісії (IФЕ) в теперішній час зумовлено декількома причинами. Насамперед це необхідність отримання фундаментальних знань про IФЕ як нове вторинно-емісійне явище, яке раніше не правомірно вважалось неможливим для таких матеріалів як метали. По-друге, вивчення емісії фотонів стимулює вирішення наукових завдань, які пов'язані з розумінням як процесів, що відбуваються при іонному бомбардуванні твердого тіла, так і механізмів вторинно-емісійних явищ. Завдяки локалізації оптичного випромінювання на бомбардованій іонами поверхні і в ореолі поблизу неї, очевидна його інформативність про оптичні властивості, електронну і кристалічну структуру речовини, про адсорбційно-десорбційні процеси на поверхні, які впливають на її властивості. Відомо, що фізика поверхні стає все більше вагомою при розв'язанні численних задач у новітніх галузях техніки і технології, наприклад, таких як: мікроелектроніка, космічне матеріалознавство, керований термоядерний синтез, іонно-промінева технологія для спрямованої зміни властивостей матеріалів, тощо. Тому, по-третє, аналіз за допомогою іонних пучків властивостей поверхні твердого тіла: визначення елементного і хімічного складу, розташування атомів на поверхні та в приповерхневому шарі кристалу, ступеня його упорядкування, електронної структури поверхні стимулюється потребами практики. Чимало з цих наукових і прикладних задач можливо розв'язувати за допомогою оптичного метода - іонно-фотонної спектроскопії (IФС), який ґрунтується на явищі IФЕ, оскільки характеристики випромінювання однозначно пов'язані з процесами на поверхні, а сам метод має високі точність, чутливість, відносну простоту реалізації. Носіями інформації в цьому методі є фотони, які емітуються як нейтральними і зарядженими частинками, що відлітають від поверхні, так і безпосередньо самою поверхнею. Викликане іонним бомбардуванням випромінювання містить інформацію про випромінювальні процеси релаксації збуджених станів електронної підсистеми твердого тіла і вторинних частинок, тобто про випромінювальний розпад одночастинкових та колективних збуджень мішені. Однак, колективні збудження, спектр яких (у більшості випадків) характеризується неперервним розподілом інтенсивності у широкому діапазоні довжин хвиль, зокрема випромінювання поверхневих плазмонів, яке спостерігалось при опроміненні металів електронами та фотонами, в IФЕ до цієї роботи не спостерігалось. В даній роботі ставилось за мету виявити випромінювальний розпад поверхневих плазмонів при іонному бомбардуванні, отримати фундаментальні знання про властивості випромінювальної релаксації колективних збуджень електронної підсистеми металу шляхом експериментального дослідження комплексу характеристик цього явища при моделюванні стану поверхні. На підставі отриманих даних передбачалось виявити ті процеси, які відіграють головну роль у збудженні поверхневих плазмонів при іонному бомбардуванні.

Об'єктом досліджень було обрано срібло, тому що:

а) для нього вивчено ряд характеристик неперервного випромінювання (НВ) при опроміненні електронами різних енергій;

б) частота поверхневих плазмонів Аg лежить у зручній для експериментів спектральній області;

в) його поверхню досить легко підтримувати відносно чистою в ході експерименту.

Для досягнення поставленої мети у дисертації передбачалось вирішити наступні основні задачі: - дослідити спектри свічення, яке виникає при бомбардуванні срібла різними іонами; - вивчити кутові, енергетичні, поляризаційні та інші характеристики цього випромінювання; - встановити на основі отриманих даних природу і механізм його генерації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалась в рамках наступних тем.

1. “Розробка оптичного методу дослідження інтегральних і диференціальних характеристик розпорошення і розсіяння при іонному опроміненні поверхні твердих тіл і плівок” (№ держ. реєстрації 0193U019669).

2. “Дослідження фізико-хімічних процесів на поверхні матеріалів методом іонно-фотонної спектроскопії” (№ держ. реєстрації 0191U0224678).

3. “Дослідження оптичного випромінювання плазмонів та вторинно-емітованих часток при іонному бомбардуванні перспективних матеріалів науки і техніки, в тому числі, низькорозмірних структур” (№ держ. реєстрації 0194U038501).

4. “Дослідження емісії фотонів поверхнею твердих тіл і емітованими частинками при бомбардуванні електронами і іонами малих та середніх енергій (грант Міжнародного Наукового Фонду Дж. Сороса №К5У100).

Наукова новизна роботи.

1. Виявлено випромінювання поверхневих плазмонів Аg при їх збудженні іонами водню, інертних та атмосферних газів кілоелектронвольтних енергій. Оцінено абсолютний квантовий вихід плазмонного випромінювання.

2. Встановлено закономірності випромінювання поверхневих плазмонів шляхом комплексних досліджень його спектральних, кутових, енергетичних, поляризаційних, температурних та динамічних характеристик чистої поверхні срібла.

3. Отримано нові дані про вплив сорту і параметрів пучка бомбардуючих іонів, кута спостереження випромінювання на його характеристики. Виявлено, що наявність на поверхні адсорбованого або імплантованого кисню призводить до появи у спектрі НВ срібла додаткового короткохвильового максимуму, який раніше спостерігався в спектрах електронно-фотонної емісії (ЕФЕ) Ag.

4. З'ясована природа короткохвильового максимуму у спектрах ІФЕ і ЕФЕ Аg. Він обумовлений розпадом поверхневих плазмонів на частково окисленій поверхні.

5. Запропоновано механізм збудження поверхневих плазмонів при бомбардуванні Аg іонами середніх енергій, який обумовлений процесами оже-нейтралізації іонів.

Наукова і практична цінність роботи.

1. Вперше отримані фундаментальні знання про закономірності плаз-монного випромінювання поверхні Аg, яке виникає при іонному бомбардуванні. Знання природи та характеристик цього випромінювання сприяють поглибленню розуміння фізики розсіяння, розпорошення, вторинної іонної, іонно-електронної, електронно-фотонної емісій, тощо. Отриманий комплекс даних про спектральні, кутові, енергетичні та інші характеристики випромінювання поверхневих плазмонів, важливі для створення, удосконалення і перевірки теоретичних моделей, що описують колективні збудження в твердому тілі.

Зокрема, для срібла - металу, для якого модель вільного електронного газу є поганим наближенням, отримані дані можливо використовувати для теоретичних розрахунків частоти коливань електронного газу, дисперсійних залежностей, визначення сил осциляторів і частот міжзонних переходів.

2. Вперше запропоновано механізм збудження плазмонних коливань іонним бомбардуванням. Показано, що збудження поверхневих плазмонів визначається потенційною енергією системи налітаючий іон-метал.

3. Показана перспективність застосування методу IФС для вивчення колективних збуджень електронів твердого тіла, зокрема для одержання детальної інформації про енергію плазмонів, час їх життя, вплив на ці параметри межі розділу метал-вакуум.

Висока чутливість частоти випромінювання поверхневих плазмонів до наявності сторонніх частинок на поверхні може бути використана для розробки методу контролю чистоти поверхні, вивчення її рельєфу та адсорбційно-десорбційних процесів. Характеристичність і відносно висока інтенсивність плазмонного випромінювання визначають можливість його застосування у випадку срібла для елементного аналізу.

ОСНОВНI ПОЛОЖЕННЯ, ЩО ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ

1. Комплекс даних за результатами досліджень неперервного випромінювання поверхні срібла при бомбардуванні іонами H⁺, H₂⁺, H₃⁺, He⁺, Ne⁺, Ar⁺, Kr⁺, Kr⁺⁺, N⁺, N₂⁺, O⁺, O₂⁺ кілоелектронвольтних енергій, який включає спектральний розподіл інтенсивності випромінювання, його кутові, енергетичні, поляризаційні та динамічні характеристики, а також вплив на них ступеня покриття поверхні мішені адатомами хімічно активних газів.

2. Iнтерпретація неперервного випромінювання у спектрі IФЕ Аg, як результату випромінювальної релаксації поверхневих плазменних коливань електронів зони провідності.

3. Пояснення природи короткохвильового максимуму у спектрах неперервного випромінювання електронно- та іонно-фотонної емісій Аg як плазмонного випромінювання з покритих киснем ділянок поверхні.

4. Модельні уявлення про те, що визначальним процесом генерації поверхневих плазмонних коливань електронів Аg при іонному бомбардуванні є оже-нейтралізація налітаючого іону.

Особистий внесок здобувача в отримані представлених у роботі наукових результатів полягав в обговоренні проблемних завдань, підготовці та проведенні експериментів. Здобувачем модернізована установка, на якій здійснені всі вимірювання характеристик НВ, проведена чисельна обробка результатів та їх аналіз. Постановка завдання та інтерпретація результатів проведені в творчій співдружності із співавторами відповідних наукових праць.

Апробація роботи.

Основні положення і результати роботи доповідалися та обговорювалися на IX Всесоюзній конференції по взаємодії атомних частинок з твердим тілом (Москва 1989), на V конференції молодих вчених Ужгородського держуні-верситету (Ужгород 1990), на Всесоюзній і міжнародній нарадах-семінарах "Диагностика поверхности ионными пучками" (Одеса 1990, Запоріжжя 1992, 2000), на XXI и ХХII Всесоюзних конференціях з емісійної електроніки (Ленін-град 1990, Москва 1993), на VI Всесоюзному семінарі "Вторичная ионная и ионно-фотонная эмиссия", на X - XIII міжнародних конференціях по взаємодії іонів з поверхнею (Москва 1991, 1993, 1995, 1997), на 14 та 16 th Internatіonal Conference on Atomіc collіsіons іn Solіds (Salford 1991, Lіnz 1995), на IISC-8 (Wіen 1990) і IISC-9 (Aussoіs 1992), на міжнародній школі молодих вчених "Физика твердого тела" (Ужгород 1995), щорічних підсумкових конференціях аспірантів і професорсько-викладацького складу Ужгородського держуніверситету (1989-2000).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 27 робіт. Перелік публікацій у наукових виданнях, що відбивають основні положення дисертації наведено в кінці реферату.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків і містить 161 сторінку машинописного тексту, 51 малюнок на 32 сторінках, 2 таблиці, 163 найменування літературних джерел на 16 сторінках.

ЗМIСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність теми дослідження; сформульована мета роботи і основні положення, що захищаються; приводяться отримані у дисертації нові наукові дані; відбита наукова новизна і практична цінність результатів роботи.

Перший розділ є оглядовим. В ньому викладені основні результати досліджень неперервного випромінювання, яке виникає при взаємодії заряджених частинок (іонів та електронів) з поверхнею твердих тіл. У IФЕ слід розрізняти два види НВ. Перший - це випромінювання, яке емітується відлітаючими від поверхні вторинними частинками; другий- це випромінювання в широкій спектральній області, джерелом якого є бомбардована поверхня. Перший вид НВ вивчено найбільш повно. Дослідженню другого присвячена невелика кількість робіт, аналіз яких показує, що експериментальні дані про характеристики цього НВ при іонному бомбардуванні фрагментні, отримані в різних експериментальних умовах і часто не узгоджуються. Все це ускладнює інтерпретацію експериментальних даних з урахуванням того, що: 1) відсутні яскраві особливості в спектрах НВ; 2) важко виділити з декількох можливих механізмів генерації НВ основний, тим більше не ясно який з них домінує при тій чи іншій енергії первинних частинок; 3) проявлення певного виду НВ для різних пар іон-мішень може бути замасковано випромінюванням вторинно-емітованих частинок. Разом з тим робились спроби встановити природу локалізованого на поверхні НВ. Відмічено, що при бомбардуванні металів іонами з енергією декілька сотень кеВ і більше, основний внесок в НВ дають перехідне та гальмівне випромінювання. Для діелектриків, напівпровідників, а також металів, поверхня яких забруднена сторонніми частинками, НВ пов'язувалось з іонолюмінесценцією, зокрема з рекомбінаційним випромінюванням. Випромінювальна релаксація плазмонних збуджень електронної підсистеми металу, подібно тому, як це спостерігалось при опроміненні електронами або фотонами, експериментально до цієї роботи не спостерігалась.

Стисло викладено результати вивчення характеристик оптичного випромінювання, яке емітується з поверхні твердого тіла під дією електронів. Показано, що переважний внесок того чи іншого виду випромінювання визначається, в основному, електронною структурою мішені та енергією електронів. Найбільш вивченим як теоретично, так і експериментально в роботах з ЕФЕ є закономірності свічення поверхні благородних металів.

Окремий підрозділ присвячений висновкам про доцільність проведення комплексних досліджень для встановлення природи та механізму генерації НВ, яке виникає при іонному бомбардуванні срібла. Обґрунтовано вибір об'єктів досліджень, зондуючих частинок, поставлених задач роботи.

У другому розділі описано техніку та методику експерименту. Дослідження проводились на надвисоковакуумній мас-спектроскопічній установці. Iони створювались у газорозрядному джерелі з осциляцією електронів у поздовжньому магнітному полі. Сформований і прискорений до заданої енергії пучок іонів спрямовувався у поле 180-градусного мас-аналізатора, де сепарувався за питомим зарядом, і далі проходив у камеру взаємодій. Установка дозволяла отримувати пучки іонів H⁺, H₂⁺, H₃⁺, He⁺, Ne⁺, Ar⁺, Kr⁺, Kr⁺⁺, N⁺, N₂⁺, O⁺, O₂⁺ високої інтенсивності та однорідності по масах і енергіях із наступними параметрами: енергія Е_о=621 кеВ, густина струму на мішені j=0,0515 А/м². Тиск залишкових газів поблизу мішені, який забезпечувався безмасляними засобами відкачки, не перевищував 57 10^-5 Па. Камера взаємодій оснащено гоніометричним пристроєм, електронною гарматою, цезієвим напилювачем, тощо. Експерименти з використанням іонів К⁺ виконані на іншій установці, яка відрізняється від вищеописаної джерелом і енергоаналізатором іонів. Використовувалось джерело з поверхневою іонізацією без мас-сепарації. В обох випадках випромінювання аналізувалось монохроматором МДР-2 і реєструвалось фотопомножувачем, що працював у режимі рахунку окремих фотоелектронів. Для реєстрації випромінювання, керування експериментом та попередньої обробки даних застосовувався вимірювально-керований комплекс (ВКК) на базі ЕОМ.

З метою встановлення місця локалізації НВ при іонному бомбардуванні Аg було використано три варіанти геометрії експерименту. Встановлено, що НВ спостерігається лише тоді, коли в "поле зору" монохроматору потрапляє поверхня мішені, тобто при кутах спостереження випромінювання <90^о (кут між напрямком спостереження і нормаллю до поверхні).

Розглянуто методичні прийоми вимірювання характеристик НВ: спектрального розподілу інтенсивності I(), поляризації, залежностей I(E_о), I(), I(j), I(t), I(T), I(P). Запис спектрів здійснювався із спектральним розділенням 0,1-0,6 нм. Завдяки лінійній дисперсії монохроматору безпосереднє визначення довжини хвилі в спектрі по спектрограмі здійсню-валось з точністю 0,5 нм, а за допомогою ВКК - з точністю 0,01 нм.

Описані калібрування відносної спектральної чутливості системи аналізу та детектування випромінювання, а також методика підготовки зразків. Проведено аналіз похибок вимірів.

В третьому розділі викладено результати досліджень IФЕ Аg. В першому підрозділі приведено спектри IФЕ срібла при бомбардуванні різними іонами. За їх аналізом виявлено ряд нових наукових фактів. При взаємодії прискорених іонів (Е_о=621 кеВ) водню, інертних та атмосферних газів з поверхнею срібла в спектрі окрім ліній відлітаючих від поверхні вторинних частинок виявлено НВ, джерелом якого є безпосередньо опромінена поверхня. Це випромінювання знаходиться в спектральній області 200600 нм, має вигляд широкої смуги з одним або двома максимумами: при =350365 нм для іонів інертних газів; при =330333 нм для іонів азоту і кисню; при =330360 нм для іонів водню. Для прикладу на рис.1 наведено спектри IФЕ при бомбардуванні Аg іонами інертних газів. Визначено абсолютний вихід фотонів для пари Не⁺-Аg на довжині хвилі =360 нм (=0,6 нм), який складає (26)10^-3 фотон/іон, а інтегральний вихід у діапазоні 200600 нм оцінюється рівним одному фотону на падаючий іон. Заряд бомбардуючих іонів не впливає на форму НВ і спектральне положення максимумів, тоді як інтенсивність випромінювання зростає при переході від однозарядних до двохзарядних іонів.

Взагалі не призводить до появи НВ бомбардування Аg іонами К⁺.

Другий підрозділ присвячено розгляду залежності спектральних характеристик НВ від кута при бомбардуванні іонами водню та інертних газів. Варіювання від 2 до 88^о при бомбардуванні іонами Не⁺, Nе⁺, Аr⁺ не впливає на форму спектру, однак призводить до зміщення максимуму НВ у бік більших по мірі зростання , а також до зміни інтенсивності випромінювання. Максимальний вихід фотонів спостерігається при =30-40^о. При подальшому збільшені інтенсивність монотонно спадає, а при 90^о НВ взагалі не спостерігається. Аналогічні залежності _max() і I() отримано при бомбардуванні іонами водню. Важливою особливістю у останньому випадку є зміни у спектральному розподілі інтенсивності НВ при різних . Так при =230^о спостерігається НВ тільки з одним максимумом, спектральне положення якого в залежності від параметрів експерименту знаходиться у межах =330350 нм. При 45^о спектри НВ можуть мати два максимуми: ₁=330340 нм і ₂=345360 нм. Для порівняння форми спектрального розподілу інтенсивності випромінювання вони нормовані у максимумі, а спектральні лінії не показані. Видно, що у випадку опромінення іонами Н⁺ домінує максимум при =333 нм. Другий максимум тут виявляється у вигляді уступу при =360 нм, тобто у околі розташування максимуму при бомбардуванні іонами інертних газів. У випадках Н₂⁺ і Н₃⁺ більш інтенсивний довгохвильовий максимум (355-360 нм). Залежності I(), виміряні на довжинах хвиль обох максимумів, подібні.

В третьому підрозділі встановлено, що форма спектру та інтенсивність НВ практично не змінюються при варіюванні енергії іонів від 6 до 21 кеВ, за умови, коли спектр НВ однопіковий. При 4588^о, тобто коли спостерігається двопікова структура в спектрі НВ при бомбардуванні іонами Н⁺, Н₂⁺, Н₃⁺, зміна Е_о може приводити до перерозподілу інтенсивностей між максимумами (поблизу ₁=330 нм і ₂=360 нм). Залежності I(Е_о), які виміряні на довжинах хвиль ₁ та ₂, однакові. Аналіз енергетичних характеристик показує, що роль кінетичної енергії частинок в процесі збудження НВ відносно мала. Незначні зміни у формі спектрів, положенні максимумів НВ в залежності від Е_о пов'язані з модифікацією поверхні мішені за рахунок імплантації іонів або зміни рівноважної концентрації адсорбованих хімічно активних частинок.

В четвертому підрозділі приведено результати комплексного дослідження впливу стану поверхні на характеристики НВ срібла. Останній змінювали різними нижченаведеними способами.

1. Час бомбардування. Кінетичні залежності I(t) показують, що через наявність на поверхні мішені частинок залишкової атмосфери, а також іншого (технологічного) походження в початковий момент бомбардування протягом певного часу (t_ст) відбувається зміна інтенсивності випромінювання. За цей час встановлюється динамічна рівновага між швидкістю адсорбції і швидкістю розпорошення під дією іонного пучка, а також утворюється певний мікрорельєф поверхні. Встановлено, що t_ст залежить від сорту іонів, густини їх струму, кута падіння, попередній обробці поверхні і змінюється від декількох секунд до декількох хвилин. Зокрема показано, що із збільшенням маси іона і j t_ст зменшується. При бомбардуванні іонами водню кінетичні криві при ₂=360 нм за час t_ст зростають до досягнення постійного значення I (як і при бомбардуванні іонами інертних газів), а при ₁=330 нм- спадають.

2. Густина струму. При бомбардуванні іонами водню зміна цього параметру іонного пучка суттєво впливає на характеристики НВ. Показано, що для іонів Н⁺, Н₂⁺, Н₃⁺ (при 45^о) з однаковою питомою енергією і різними для кожного іону j, спектри НВ відрізняються і за формою, і за положенням максимумів. При <45 збільшення j призводить до зсуву максимуму НВ у бік більших . Ці результати обумовлено тим, що за інших однакових умов експерименту, відмінність у густині струму приводить до різних ступенів покриття поверхні адсорбованими частинками. При фіксованому тиску залишкових газів (Р10^-4Па) для j 2 А/м² максимальна величина ступеня покриття 0,1 моношару і в спектрах НВ Аg явно домінує максимум поблизу ₁=330 нм. Для j=38 А/м² -0,01 моношару і в спектрах переважає максимум поблизу ₂=360 нм. При ще більших густинах струму (j>8 А/м²) короткохвильовий максимум зникає, а спектральний розподіл інтенсивності НВ співпадає з тим, що спостерігається при бомбардуванні іонами інертних газів.

Спектральний розподіл інтенсивності НВ від j іонів Не⁺ не залежить. Оцінка максимальної величини навіть при j<2 А/м² і Ро₂=210^-6 Па складає ~0,01 моношару. Отже, в експериментах з використанням іонів Не⁺, поверхня Аg підтримується достатньо чистою, а зміна густини струму іонів водню може служити надійним інструментом для контролю чистоти поверхні. Це також підтверджується наступними дослідами.

3. Адсорбція частинок. Експерименти з напуском різних газів і бомбардуванням легкими іонами показали, що найбільш суттєво впливає на спектральний розподіл інтенсивності НВ наявність на поверхні Аg кисню. При опроміненні іонами Н⁺, Н₂⁺, Н₃⁺ з малою густиною струму у випадку проявлення двох максимумів у спектрі НВ, з напуском О₂ відбувається перерозподіл інтенсивностей між піками: інтенсивність короткохвильового зростає, а довгохвильового спадає. Коли розділення максимумів НВ не спостерігається спектральне положення максимуму з напуском О₂ зміщується у короткохвильову область спектру. При бомбардуванні іонами інертних газів напуск кисню до Ро₂=1,310^-2 Па не впливає на характеристики НВ.

Встановлено, що вплив кисню на спектральний розподіл інтенсивності НВ не залежить від того, адсорбований чи імплантований він у поверхневий шар срібла. Це виходить з тотожності спектрів НВ, які отримано при бомбардуванні іонами водню вкритої киснем поверхні мішені та при бомбардуванні іонами О⁺,О₂⁺.

4. Температура мішені. Встановлено, що вона і характеристики НВ Аg пов'язані лише непрямим чином, через можливі зміни властивостей поверхні завдяки залежності від Т швидкості дифузійних та сорбційних процесів. Нагрів мішені до Т=400-450^о С призводить до зміщення максимуму, розширення спектру і зменшенню виходу фотонів НВ (~на 35%). Спостерігається зворотність зміни спектру НВ, що дозволяє не розглядати можливість відпалювання або структурних перетворень при нагріванні.

В п'ятому підрозділі показано, що НВ поверхні Аg є в значній мірі лінійно поляризованим (Р=0,2-0,7). Площина коливань електричного вектору співпадає з площиною спостереження, в якій знаходиться іонний пучок і напрямок спостереження, тобто у випромінюванні переважає р- поляризована компонента. В інтервалі =335365 нм залежності Р() мають максимум. Величина ступеня поляризації в області максимуму НВ зростає із збільшенням . Зміна умов експе-рименту показала, що для чистої поверхні Аg ступінь поляризації вищий, ніж для забрудненої. Встановлена також залежність інтенсивності р- і s-компонент від .

В шостому підрозділі вивчено характеристики випромінювання, що виникає при бомбардуванні одного і того ж зразка Аg іонами та електронами в одній експериментальній установці, які показали єдність природи НВ в спектрах IФЕ і ЕФЕ. Вимірювання спектрів ЕФЕ Аg проводилось до і після іонного бомбардування. На рис.3 показані спектри НВ Ag, які отримані при бомбардуванні іонами Не⁺ з Е_о=15 кеВ і електронами з Е_о=570 еВ при =30^о. Як видно з рисунку первісний спектр ЕФЕ містить НВ з максимумом поблизу ₁=330 нм, ₂=360 нм та ₃=400 нм. Піcля очищення поверхні іонами Не⁺ (або Н⁺, Н₂⁺, Н₃⁺ з великою густиною струму), в спектрі ЕФЕ особливості поблизу ₁ та ₃ зникають, і спектральний розподіл інтенсивності НВ стає ідентичним тому, який спостерігається при бомбардуванні відповідними іонами (крива 2). Також однакові спектри НВ, виміряні при опромінені іонами О₂⁺ і після цього електронами. Iнтенсивність у максимумі НВ у випадку бомбардування електронами після очищення поверхні іонами у 2 рази більша, ніж до іонного бомбардування. Iнтенсивність, приведена на падаючу частинку, в максимумі при іонному бомбардуванні у 5-10 разів більша, ніж при електронному. Показано, що спектральні розподіли р- і s- поляризаційних компонент ЕФЕ Аg, а також спектральні залежності ступеня поляризації Р(), виміряні після іонного бомбардування і безпосередньо іонами, подібні. При опромінені електронами ступінь поляризації НВ з чистої поверхні (після іонного бомбардування), також як і в експериментах з IФЕ, вищий, ніж з забрудненої, зокрема киснем або цезієм.

В четвертому розділі проведено аналіз отриманих експериментальних результатів, порівняння їх з літературними даними, на підставі чого зроблені висновки щодо природи, механізму НВ Аg, ролі поверхні у формуванні цього виду емісії, можливостей практичного застосування. Відмічено, що вивчене НВ, джерелом якого є безпосередньо опромінена іонами поверхня, характерне лише для срібла, тому що тестові експерименти з великою кількістю металів не виявили аналогічного випромінювання в області 200600 нм. У першому підрозділі розглянуто можливі види НВ, які можуть дати внесок у свічення, що спостерігається, а саме: а) іонолюмінесценція; б) випромінювальна рекомбінація електронів та дірок; в) перехідне і гальмівне випромінювання; г) випромінювальний розпад колективних плазмонних збуджень електронної підсистеми металу. Обгрунтовано, що НВ в спектрі IФЕ Аg є результатом релаксації поверхневих плазмонних коливань електронів. Такий механізм може бути залучено до пояснення характеристик випромінювання тільки при задоволенні двох основних умов: 1) характерна енергія поверхневих плазмонів досліджуваного металу має знаходитися у аналізуємому діапазоні (1,9-6 еВ); 2) значення енергії плазмонів має відрізнятися від характерних значень енергії міжзонних переходів, оскільки останні приводять до їх сильного згасання. Срібло відповідає цим вимогам. Для нього плазмонний пік, визначений із спектрів характеристичних втрат енергії (ХВЕ) електронів, спостерігається при h=3,6-3,7 еВ, а переходам ds-p відповідають більш високі значення енергії (~4 еВ). Залежно від стану поверхні при іонному бомбардуванні Аg, спектральне положення максимумів НВ знаходиться в діапазоні =330365 нм (h=3,43,75 еВ), що близько до значень енергії плазмонів, визначених як різними експериментальними методами (ЕФС, ХВЕ, дифракції електронів), так і теоретично, використовуючи відомі оптичні константи.

Порівняння форми досліджених спектрів, в тому числі для р- і s-компонент із спектрами ХВЕ та ЕФЕ, а також теоретичними розрахунками у припущенні випромінювальної релаксації поверхневих плазмонів, показує непоганий збіг результатів. Кількісні відмінності напівширин спектральних розподілів (30100 нм), імовірно, обумовлені залежністю оптичних характеристик Аg, зокрема діелектричної функції (k,) від властивостей межі розділу метал-вакуум. При іонному бомбардуванні поверхня мішені певним чином модифікується: утворюється мікрорельєф, протікають адсорбційно-десорбційні процеси, імплантація, тощо. Це впливає на електронну структуру поверхневого шару, і як наслідок, на час релаксації (напівширина) і частоту плазмонних коливань (_max). Тому, в залежності від умов експерименту, які обумовлюють реальний стан поверхні, спектральне положення максимуму (а також проявлення двох максимумів) і напівширина спектрів НВ мають певні границі змін. На плазмонну природу дослідженого випромінювання вказують також виміряні поляризаційні та кутові залежності. Саме величина ступеня лінійної поляризації (Р=0,2-0,7) і залежності I(), P(), I_p,s(), які добре узгоджуються з теоретично розрахованими та виміряними методом EФС, дозволили спростувати внесок перехідного випромінювання. Для Аg особливості у спектрі цього випромінювання проявляються в області плазмонного резонансу, але з стовідсотковою поляризацією і максимумом на кутових залежностях при 60^о, що не узгоджується з отриманими результатами.

Щодо двох максимумів НВ, то як показано в пр.4.2, випромінювання з максимумом поблизу ₂=360 нм (h_s=3,45 еВ) при іонному бомбардуванні Аg, як і в дослідах з електронами або фотонами, однозначно пов'язано з поверхнево-плазмонним випромінюванням. Плазмони є поздовжніми хвилями, тому їх радіаційний розпад можливий тільки при наявності структурних неоднорідностей на поверхні металу, шорсткостей, тощо. Не дивлячись на добрий збіг енергій квантів випромінювання поблизу ₁=330 нм з енергією об'ємних плазмонів h_р, теоретично не доведена можливість їх випромінювального розпаду. Результати даної роботи дозволили переконливо ототожнити природу максимуму поблизу частоти об'ємного плазмону з проявленням випромінювальної релаксації поверхневих плазмонів з ділянок поверхні покритих киснем у кількості більше 0,01 моношару. При такому вміcті кисню на поверхні Аg можливі сорбція кисню у середину гратки та адсорбція О₂ на поверхні без дисоціації молекул на атоми або з частковою чи повною дисоціацією. Внаслідок протікання цих процесів відбувається електронний обмін між частинками на поверхні і гратами металу (посилений ще й іонним бомбардуванням), який змінює концентрацію вільних електронів і енергію збудження поверхневих плазмонів, що позначається на частоті їх випромінювального розпаду. Збільшення ступеню покриття поверхні призводить до зсуву положення максимуму у бік менших (більших h) і зростанню виходу фотонів поблизу ₁ та зменшенню - поблизу ₂. Отже, зміни у спектральному розподілі інтенсивності плазмонного випромінювання обумовлено, в основному, станом поверхні. При бомбардуванні іонами інертних газів, через значну стимулюючу десорбцію за рахунок більшої розпорошуючої дії цих іонів в порівнянні з іонами водню (і електронами), навіть при напуску О₂ і напиленні Сs, максимум інтенсивності спостерігається у інтервалі =350365 нм, тобто поблизу частот поверхневих плазмонів, характерних для чистої поверхні Аg. Лише при нагріванні зразка до Т=450^оС для пари Не⁺-Аg спостерігається короткохвильовий максимум, поява якого зумовлена дифузією кисню із глибини зразка. Збільшення густини струму іонів водню до створення умови 0,01 моношару, або бомбардування електронами очищеної іонним пучком поверхні, дозволяє позбутися максимуму при ₁ і отримати залежності I(), Р() тотожні тим, що спостерігаються у випадку іонів інертних газів. Iдентичність залежностей I(E_о), I(), I_p,s(), I(j), I(T), які виміряні на довжинах хвиль ₁ і ₂ свідчить про одну й ту ж природу максимумів. Отже, наявність двох максимумів плазмонного випромінювання обумовлено емісією фотонів з чистих і покритих киснем ділянок поверхні Аg. Така інтерпретація двох максимумів прийнятна і у випадку ЕФЕ Аg.

Встановлено, що природа дослідженого випромінювання у спектрах НВ Аg, яке виникає при іонному і електронному бомбардуванні, єдина. Закономірності розпаду поверхневих плазмонів не залежать від способу їх збудження, який впливає тільки на ефективність генерації плазмонних коливань. Як і при електронному опроміненні, в силу хаотичного характеру розсіяння бомбардуючих іонів, можна рахувати, що спрямованої орієнтації джерела електромагнітного поля немає. Тому спектральні, кутові, поляризаційні характеристики плазмонного випромінювання залежать виключно від оптичних властивостей середовища на межі розділу: глибини генерації випромінювання, коефіцієнту поглинання, товщини поглинаючого шару. На спектри впливає і можливе багаторазове заломлення та відбивання світла від границі розділу срібло-окисел-вакуум. Виявлена залежність характеристик плазмонного випромінювання від розподілу та величини компонент поверхневої шорсткості. Роль шорсткості поверхні при іонному бомбардуванні якісно проявляється у зміні інтенсивності, напівширини спектру та зміщені максимуму випромінювання поблизу частот поверхневих плазмонів. Встановлено, що залежність поверхневої шорсткості від або набагато сильніша за кутову залежність коефіцієнту розпорошення металу. Здійснена спроба встановити зв'язок між величиною шорсткості і емісією фотонів у результаті розпаду поверхневих плазмонів на цих шорсткостях.

В пр.4.3 обговорені можливі канали збудження поверхневих плазмонів при іонному опромінені, а саме: 1) безпосередня передача енергії вільним електронам від налітаючого іону; 2) безвипромінювальне дезбудження розпорошених та розсіяних частинок з передачою енергії, яка звільнилась, електронам зони провідності; 3) передача кінетичної енергії зв'язаним електронам і утворення вторинних електронів, включаючи Оже-електрони, які викликають збудження плазмонних коливань (кінетичний механізм); 4) нейтралізація налітаючого іону електроном зони провідності з послідуючою передачою енергії електронному газу, або нейтралізація з утворенням Оже-електронів (потенційний механізм). З отриманих експериментальних даних випливає, що механізм збудження електронної підсистеми Аg пов'язаний із вивільненням внутрішньої енергії системи бомбардуючий іон-тверде тіло, тобто є потенційним. На користь цього свідчать:

- незалежність інтенсивності випромінювання від Е_о=621 кеВ;

- вплив сорту іону на збудження і випромінювальну релаксацію поверхневих плазмонів (із порівняння спектрів IФЕ Аg при бомбардуванні іонами Аr⁺ і К⁺);

- зростання інтенсивності випромінювання із збільшенням заряду іону;

- відсутність адитивності між інтенсивністю НВ і кількістю частинок, що збуджують електронний газ, зокрема, Н⁺, Н₂⁺,Н₃⁺;

- співвідношення інтенсивностей у максимумі НВ при бомбардуванні іонами і електронами в одній експериментальній установці.

На підставі аналізу взаєморозташування рівня Фермі, дна зони провідності і енергії іонізації іонів конкретизовано, що збудження поверхневих плазмонів срібла відбувається внаслідок протікання процесу нейтралізації налітаючого іона шляхом переходу електрона метала на більш низький вакантний рівень атома (іона) з передачою надлишку енергії електронному газу.

В кінці розділу розглянуто основні напрямки практичного застосування отриманих результатів:

- дослідження методом IФС колективних процесів в твердому тілі;

- якісний аналіз сполук, сплавів, які містять Аg;

- контроль чистоти поверхні;

- отримання інформації про шорсткість поверхні, про протікання адсорбційно-десорбційних процесів;

- визначення фундаментальних характеристик плазмонного випромінювання.

У висновках сформульовані основні результати, одержані в дисертації, які наведені нижче.

ОСНОВНI РЕЗУЛЬТАТИ I ВИСНОВКИ

1. Вперше при бомбардуванні срібла іонами середніх енергій отримані систематичні дані про характеристики локалізованого на поверхні свічення, аналіз яких дозволив пов'язати його з випромінювальною релаксацією поверхневих плазмонів. Відпрацьована методика дослідження процесів колективних збуджень електронів зони провідності оптичним методом.

2. Спектр випромінювання поверхневих плазмонів срібла в області 200500 нм неперервний з одним або двома максимумами в інтервалі =330365 нм (h=3,4-3,75 еВ). Iнтегральний вихід фотонів оцінюється як один фотон на падаючий іон.

3. Моделювання стану поверхні срібла шляхом варіації сорту іонів, їх густини, адсорбційних покрить, температури та інших параметрів експерименту дозволило встановити, що випромінювання з максимумом поблизу ₂=360 нм обумовлено розпадом поверхневих плазмонів на чистих ділянках поверхні мішені, а випромінювання з максимумом поблизу ₁=330 нм - з ділянок, забруднених киснем. Короткохвильовий максимум у спектрі IФЕ Аg має місце при ступенях покриття поверхні киснем 0,01 моношару.

4. Вивчені характеристики плазмонного випромінювання, яке емітується як з чистої, так і покритої адатомами поверхні срібла показали, що: а) форма спектру та інтенсивність не залежать від Е_о=621 кеВ; б) кут спостереження суттєво впливає на спектральний розподіл інтенсивності: максимальний вихід фотонів спостерігається при =30-45^о, при бомбардуванні іонами водню два максимуми спостерігаються при 45^о; в) випромінювання р-поляризоване (Р=0,1-0,7), ступінь поляризації лінійно зростає при збільшенні , і вищий для чистої поверхні для всіх .

5. Сумісні експерименти з використанням іонів і електронів показали, що закономірності розпаду поверхневих плазмонів не залежать від способу їх збудження, який впливає лише на ефективність генерації плазмених коливань, а визначаються станом поверхні - чистотою і шорсткістю.

6. Розглянуто механізми збудження поверхневих плазмонів срібла при іонному бомбардуванні. Для іонів середніх енергій імовірність збудження поверхневих плазмоних коливань електронів Аg визначається внутрішньою енергією системи іон-метал. З'ясовано, що в основному передача енергії плазмонам відбувається за рахунок процесу оже-нейтралізації іона поблизу поверхні.

7. Результати роботи окрім фундаментального характеру мають і практичне значення. Показана принципова можливість застосування методу IФС для визначення характеристик плазмонного випромінювання, а також використання його для діагностики поверхні.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДБИТО У НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Свечение поверхности серебра при ионной бомбардировке / Бандурин Ю.А., Поп С.С., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Белых Л.С. // Изв. АН СССР. Сер.физ. -1990. -Т.54,N7. -С.1359-1362.

2. Lіght emіssіon of plasmons durіng іon bombardment of sіlver surfaces / Bandurіn Yu.A., Belykh L.S., Mіtropolsky I.E., Dashchenko A.I., Pop S.S. // Nucl. Instr. and Meth.-1991.-B.58.-P.448-451.

3. Плазмонное излучение поверхности серебра при ионной бомбардировке / Бандурин Ю.А., Белых Л.С., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Поп С.С.// Изв.АН СССР. Сер.физ. -1991. -Т.55,N12. -С.2399-2404.

4. Плазмонное излучение поверхности серебра при ионной бомбардировке / Бандурин Ю.А., Белых Л.С., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Поп С.С.// Физико-химические, структурные и эмиссионные свойства тонких пленок и поверхности твердого тела. Тем. сб. научных трудов под ред. Н.Г.Находкина. Киев. УМКВО, 1992.-С.239-249.

5. Плазмонное излучение поверхности серебра, возбуждаемое ионной бомбардировкой / Бандурин Ю.А., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Поп И.С. // У зб. доповідей ювілейної конф. IЕФ-93. -Ужгород. -1993. -С.111-113.

6. Ion-іnduced plasmon excіtatіon on the clean and oxіdіzed sіlver surfaces / Bandurіn Yu.A., Dashchenko A.I., Mіtropolsky I.E., Pop S.S.// Nucl. Instr. and Meth.-1993.-B.78.N.1-4. -P.159-162.26.

7. Plasmon radіatіon from a sіlver surface durіng іon bombardment / Bandurіn Yu.A., Belykh L.S., Mіtropolsky I.E., Dashchenko A.I., Pop S.S. // Vacuum. -1993. -V.44. N.9. -P.941-942.

8. Поляризация плазмонного излучения при ионной бомбардировке поверхности серебра / Поп С.С., Бандурин Ю.А., Дащенко А.И., Митропольский И.Е. // Оптика и спектроскопия. -1997.-Т.83.Вып.1. -С.38-42.

9. Плазмонное излучение поверхности серебра при бомбардировке ионами H₂⁺ / Бандурин Ю.А., Белых Л.С., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Поп С.С. // Тез. докл. Всесоюз. сов.-сем. "Диагностика поверхности ионными пучками". -Одесса. -1990. -С.65-66.

10.Непрерывное излучение поверхности серебра при электронной и ионной бомбардировке / Бандурин Ю.А., Белых Л.С., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Поп С.С. // Тез. докл. VI Всесоюз. сем. "Вторичная ионная и ионно-фотонная эмиссия". -Харьков. -1991. -С.95-97.

11.Plasmon excіtatіons durіng іon bombardment of sіlver surfaces / Bandurіn Yu.A., Belykh L.S., Mіtropolsky I.E., Dashchenko A.I., Pop S.S. // 14 th Intern. Conf. on Atomіc collіs. іn Solіds. Conference Hand book. Salford. -1991. -P.152.

12.Плазмонное излучение поверхности серебра при ионной бомбардировке / Бандурин Ю.А., Белых Л.С., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Поп С.С. // Тез. докл. X Всесоюз. конф. “Взаимодействие ионов с поверхностью”. -Москва. -1991. -Ч.III. -С.81-83.

13.Стимулированная десорбция возбужденных частиц при облучении поверхности серебра, покрытого цезием, ионами и электронами /Альдургам Н., Митропольский И.Е.,Бандурин Ю.А.,Дащенко А.И.,Кляп М.П., Поп С.С.// Тез. докл. междунар. сов.-сем."Диагностика поверхности ионными пучками".-Запорожье. -1992. -С.21-23.

14.Ion-іnduced plasmon excіtatіon on the clean and oxіdіzed sіlver surfaces / Bandurіn Yu.A., Dashchenko A.I., Mіtropolsky I.E., Pop S.S. // IISC-9. Book of Abstracts. -Aussoіs.France. -1992.

15.Механизм возбуждения поверхностных плазмонов серебра при ионной бомбардировке / Бандурин Ю.А., Дащенко А.И., Митропольский И.Е., Поп С.С. // Тез.докл.XI Конф. "Взаимодействие ионов с поверхностью". Москва. -1993. -Т.2. -С.115-117.

16.Contіnuum radіatіon of sіlver surface durіng іon bombardment / Bandurіn Yu.A., Dashchenko A.I., Mіtropolsky I.E., Pop S.S. // Proceedіngs of the Internatіonal Autumn School-Conference for Young Scіentіsts SSPFA - 95. -Uzhgorod. -1995. -Kіev. R56-58.

17.Излучение поверхностных плазмонов серебра при возбуждении атомами и ионами водорода и гелия / Есаулов В.А.,` Бандурин Ю.А., Гильмо Л., Митропольский И.Е., Поп С.С., Юстаз С. // Тез. докл. XIII Конф. "Взаимодействие ионов с поверхностью". -Москва.-1997.-Т.2.-С.22-23.

18.Поляризация плазмонного излучения поверхности серебра при ионной бомбардировке / Бандурин Ю.А., Митропольский И.Е., Поп С.С., Белых Л.С., // Там же. -С.46-49.

19. Angular characterіstіcs of sіlver surface plasmon radіatіon durіng іon bombardment / Bandurіn Yu.A., Mіtropolsky I.E., Pop S.S., Buksar V.S. // Proc. of the IX Intern. Workshop “Ion Beam Surface Dіagnostіcs”.-Zaporіzhzhya, Ukraіne.-2000.- P.93-94.

Анотації

Митропольський І.Є. Неперервне випромінювання поверхні срібла при іонному бомбардуванні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико - математичних наук за спеціальністю 01.04.04 - фізична електроніка. - Ужгородський національний університет, Ужгород, 2001.

Дисертацію присвячено виявленню, вивченню характеристик і встановленню природи неперервного (НВ) випромінювання в іонно-фотонній емісії срібла. Вперше при бомбардуванні срібла іонами H⁺, H₂⁺, H₃⁺, He⁺, Ne⁺, Ar⁺, Kr⁺, Kr⁺⁺, N⁺, N₂⁺, O⁺, O₂⁺ середніх енергій отримано систематичні дані про спектральні, кутові, енергетичні, поляризаційні характеристики НВ, а також вплив на нього стану бомбардованої поверхні. Аналіз цих даних дозволив інтерпретувати його як випромінювальну релаксацію поверхневих плазмонів срібла. З'ясовано, що імовірність збудження поверхневих плазмонних коливань електронів Ag визначається внутрішньою енергією системи іон - метал, зокрема передача енергії плазмонам відбувається за рахунок процесу оже-нейтралізації іона поблизу поверхні. Встановлено зв'язок між фізико - хімічними характеристиками поверхні і характеристиками плазмонного випромінювання срібла.

Ключові слова: іонна-фотонна емісія, неперервне випромінювання, плазмонне випромінювання, поверхневі плазмони, іонне бомбардування.

Mіtropolskіі I.E. Contіnuum radіatіon of sіlver surface durіng іon bombardment. -Manuscrіpt.

Thesіs on search of the scіentіfіc degree of candіdate of physіcal-mathematіcal scіences on specіalіty 01.04.04 - physіcal electronіcs. - Uzhgorod Natіonal Unіversіty, Uzhgorod, 2001.

Thesіs іs devoted to revealіng, studyіng and determіnatіon of contіnuum radіatіon (CR) nature іn іon-photon emіssіon of sіlver. For the fіrst tіme durіng bombardment of sіlver by H⁺, H₂⁺, H₃⁺, He⁺, Ne⁺, Ar⁺, Kr⁺, Kr⁺⁺, N⁺, N₂⁺, O⁺, O₂⁺ іons of mіddle energy range the systematіcal data about spectral, angular, energіes, polarіzatіon characters of CR had been obtaіned as well as іnfluence on іt of bombarded surface coverage. The analysіs of thіs data gave the possіbіlіty to іnterpreted CR as radіatіve decay of sіlver surface plasmons. As іt turned out the probabіlіty of surface plasmon excіtatіon іs condіtіoned by іnternal energy of іon - target system, іn partіcular the transferrіng of energy to plasmon excіtatіon occurs durіng processes of Auger - neutralіzatіon on іncomіng іons near the surface. The correlatіon between physіcal - chemіcal parameters of surface and pecularіtіes of sіlver surface plasmon radіatіon was establіshed.

Key words: іon - photon emіssіon, contіnuum radіatіon, plasmon radіatіon, surface plasmons, іon bombardment.

Митропольский И.Е. Непрерывное излучение поверхности серебра при ионной бомбардировке. -Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук по специальности 01.04.04 - физическая электроника. -Ужгородский национальный университет, Ужгород, 2001.

Данная работа является одной из первых по целенаправленному исследованию в ионно-фотонной эмиссии непрерывного в широкой спектральной области (200600 нм) излучения, источником которого есть бомбардированная поверхность металла. Апробировано методику исследования этого вида непрерывного излучения оптическим методом. Впервые при бомбардировке серебра ионами H⁺, H₂⁺, H₃⁺, He⁺, Ne⁺, Ar⁺, Kr⁺, Kr⁺⁺, N⁺, N₂⁺, O⁺, O₂⁺ килоэлектронвольтных энергий получены систематические данные о спектральных, угловых, энергетических, поляризационных характеристиках локализованного на поверхности свечения, анализ которых позволил интерпретировать его как излучательную релаксацию поверхностных плазмонов металла. Показано, что закономерности распада поверхностных плазмонов не зависит от способа их возбуждения, а определяется состоянием поверхности - чистотой и шероховатостью. В частности, наличие на поверхности Ag кислорода в количестве более 0,01 монослоя существенно влияет на характеристики плазмонного излучения: форму спектра, положение и количество максимумов, интенсивность, степень поляризации и т.д. Полученные в работе фундаментальные данные выявили процессы, которые играют главную роль в возбуждении поверхностных плазмонов при бомбардировке ионами средних энергий.

Ключевые слова: ионно - фотонная эмиссия, непрерывное излучение, плазмонное излучение, поверхностные плазмоны, ионная бомбардировка.

...