xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

Μελέτη Λεπτών Υµενίων MgCl 2 Πάνω Στην Αναδοµηµένη Επιφάνεια Si(111)7x7 Με
Επιφανειακά Ευαίσθητες Τεχνικές
Καράκαλος Σ. 1, 2 , Λαδάς Σ. 1, 2 , Σιώκου Α. 2 , ∆ρακόπουλος Β. 2 , Skoda M. 3 , Nehasil V. 3 , Matolin V. 3 , Sutara F. 4 , Skala T. 4 ,
Prince K. 4
1 Τµήµα Χηµικών Μηχανικών, Παν. Πατρών Τ.Θ.1414, GR-26504, Ρίον, Πάτρα
2 ΙΤΕ-ΕΙΧΗΜΥΘ Τ.Θ.1414, GR-26504, Ριον, Πάτρα
3 Department of Electronics and Vacuum Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University,
V Holesovickach 2, 180 00 Prague 8, Czech Rep.
4 Sincrotrone Trieste, AREA Science Park, I-34012 Basovizza TS, Italy
* skarak@chemeng.upatras.gr
Το MgCl 2 είναι ευρέως διαδεδοµένο στην παρασκευή καταλυτών Ziegler-Natta ως υπόστρωµα από µόνο του ή σε
συνδυασµό µε SiO 2 . Η επίδραση του υποστρώµατος παίζει σηµαντικό ρόλο στις ιδιότητες των καταλυτών και στο παρελθόν
µελετήθηκαν συστήµατα MgCl 2 πάνω σε επιφάνειες SiO 2 /Si [1], σε πολυκρυσταλλικό Au [2] καθώς επίσης και σε
µονοκρυσταλλικές επιφάνειες µετάλλων [3].
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η µελέτη της αλληλεπίδρασης του πυριτίου µε υµένια MgCl 2 που
παρασκευάστηκαν µε εξάχνωση σε υπερυψηλό κενό πάνω στην αναδοµηµένη επιφάνεια Si(111)7×7. Η µελέτη, έγινε in-situ
µε Φασµατοσκοπία Φωτοηλεκτρονίων από συµβατικές Ακτίνες-Χ (XPS) και υψηλής διακριτικής ικανότητας
Φασµατοσκοπία Φωτοηλεκτρονίων από ακτινοβολία Synchrotron (SRPES). Με τη χρήση της ακτινοβολίας SRPES ήταν
δυνατή η λεπτοµερής ανάλυση της λεπτής δοµής της ζώνης σθένους των υµενίων του MgCl 2 αµέσως µετά την απόθεση αλλά
και ύστερα από σταδιακή θέρµανση του δείγµατος µέχρι τους 900 0 C. Ο χαρακτηρισµός του υποστρώµατος και του
αποθέµατος ολοκληρώθηκε µε Φασµατοσκοπία Σκεδαζόµενων Ιόντων He + (ISS), ενώ µελετήθηκε και η δηµιουργία
διατεταγµένων δοµών µε Περίθλαση Ηλεκτρονίων Χαµηλής Ενέργειας (LEED).
Στο θάλαµο υπερυψηλού κενού τοποθετήθηκε πηγή εξάχνωσης MgCl 2 , µε την οποία ήταν δυνατή η απόθεση
MgCl 2 πάνω στην ατοµικά καθαρή και αναδοµηµένη επιφάνεια Si(111)7×7. Ύστερα από κάθε απόθεση ο ατοµικός λόγος
Cl/Mg που εκτιµήθηκε από την ένταση των φασµάτων SRPES, XPS και ISS ήταν ίσος µε ~2, υποδεικνύοντας ότι το
απόθεµα αποτελούταν από στοιχειοµετρικό MgCl 2 . Η ποσότητα του MgCl 2 που αποτίθεται υπολογίστηκε σε ισοδύναµα
µονοστρώµατα (ΜΣ), από 0,1ΜΣ µέχρι 18,0ΜΣ. Η ενέργεια σύνδεσης της κορυφής Si2p του υποστρώµατος παρέµεινε
σταθερή και ίση µε 99,5eV ανεξαρτήτως της ποσότητας του MgCl 2 , ενώ οι ενέργειες σύνδεσης των κορυφών XPS Mg2p,
Cl2p και XAES MgKLL του αποθέµατος αυξάνονταν σταδιακά µέχρι και 2eV στις µεγάλες ποσότητες MgCl 2 . Η µετατόπιση
αυτή των κορυφών οφείλεται κυρίως σε ηλεκτροστατική φόρτιση του υµενίου του MgCl 2 .
Θέρµανση ποσότητας 3,8ΜΣ MgCl 2 /Si(111)7×7 µέχρι τους 450 0 C δεν είχε καµία επίδραση στην κατάσταση του
υµενίου. Περαιτέρω θέρµανση στους 500 0 C είχε ως αποτέλεσµα να εξαχνωθεί το µεγαλύτερο µέρος από τα 3,8ΜΣ του
MgCl 2 και να παραµείνουν στην επιφάνεια 0,33ΜΣ µε ατοµικό λόγο Cl/Mg ~2. Για θέρµανση µεταξύ 550 0 C-700 0 C η
ποσότητα του Mg παρέµενε σχεδόν σταθερή ενώ το Cl µειωνόταν σταδιακά µε την αύξηση της θερµοκρασίας. Αποτέλεσµα
αυτής της διαδικασίας ήταν η παραγωγή υµενίων MgCl x µε ατοµικό λόγο Cl/Mg