Реферат: Отчет 33 с., 2 ч., 26 рис., 2 табл., 7 источников

Реферат

Отчет 33 с., 2 ч., 26 рис., 2 табл., 7 источников.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ФАЗОВЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, ЭФФЕКТИВНЫЙ ЗАРЯД АТОМОВ, РЕНТГЕНОВСКАЯ ЭМИССИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, СПЕКТРОСКОПИЯ ОТРАЖЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ, ТЕОРИЯ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ

Объектом исследования является электронная и атомная структура поверхностных слоев материалов и наноструктур

Основной целью проекта является разработка физических основ новых методов прямого неразрушающего послойного рентгеноспектрального анализа фазового химического состава и зарядового состояния атомов в поверхностных слоях твердых тел толщиной от долей до сотен нм.

Как наиболее перспективные для достижения поставленной цели, будут рассмотрены методы спектроскопии характеристических полос рентгеновского излучения и спектроскопии отражения. Основная задача проекта объединяет два направления исследований. Это изучение закономерностей формирования основных характеристик рентгеновских спектров и их связи с локальной электронной структурой валентных заполненных и незаполненных состояний твердых тел. Второе направление включает в себя изучение пространственных характеристик формирования спектров в поверхностной области твердых тел и их зависимостей от условий проведения экспериментов для разработки методов зондирования и обработки результатов измерений. Для решения задач первого направления будут привлечены методы теории функционала плотности, развитые для расчета рентгеновских спектров заполненных и свободных валентных состояний, их абсолютных интенсивностей и оже-спектров.

Результаты работы по первому этапу.

1. Рассчитаны парциальные плотности валентных состояний и форма К и L2,3 рентгеновских эмиссионных полос (РЭП) Si и Mg в чистых материалах (монокристаллах кремния, магния) и в соединениях (SiO2, SiC, стршовит, кристобалит, MgO, MgF2). Рассчитаны парциальные плотности валентных состояний и заселенности атомных орбиталей магния и его соединений в двух приближениях. Теоретические данные сопоставлены с результатами экспериментов. Проанализирована роль вероятности переходов в формировании формы РЭП. Составлен атлас форм РЭП кремния и магния и ряда их стехиометрических соединений, включая структурные модификации.

2. В рамках модифицированной теории Боровского-Рыдника детально изучены закономерности пространственного распределения рентгеновских возбуждений, создаваемых электронным ударом и выхода рентгеновского характеристического излучения из твердотельного образца. Определены характеристики материала и условий измерения, оказывающие наибольшее влияние на точность измерений. Рассчитаны зависимости глубин выхода L РЭП ряда металлов от энергии электронного возбуждения, позволяющие количественно оценивать эту величину при проведении экспериментов.

3. Совокупность полученных результатов является новой и создает базу для разработки метода анализа профилей фазового химического состава в поверхностной области твердотельных материалов в диапазоне толщин от долей до сотен нм.

Основными областями применения получаемых результатов являются исследование и диагностика локального электронного и атомного строения материалов и наноструктур.

Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: необходимо выполнение всего комплекса запланированных работ, расчет интенсивности рентгеновских эмиссионных полос в различных нормировках, расчет вклада оже-процесса в нормировку по внутренним рентгеновским линиям. Необходимо сравнительное исследование двумя развиваемыми методами одного и того же объекта. Необходима модернизация имеющихся экспериментальных установок.

Результаты выполнения этапа представлены в одной публикации в журнале «Физика твердого тела» и в двух реферируемых тезисах докладов, включенных в программу 11th International Symposium on Radiation Physics (ISRP-11), 20-25 September, 2009, Melbourne