Estudio de parámetros atómicos y moleculares en ... - FaMAF

____________ Capítulo 7: Determinación de Secciones Eficaces de Ionización en capas K para C, O, Si, Al y Ti
espesores másicos de los óxidos espontáneos determinados a partir del refinamiento para las capas de
Al y Si son de (0,21 ± 0,08) µg/cm 2 y (0,061 ± 0,002) µg/cm 2 , respectivamente, los cuales
corresponden a espesores lineales de (5,4±0,2) nm y (2,3±0,1) nm si se utilizan las densidades
nominales 3,97 g/cm 3 2,64 g/cm 3 para el Al 2 O 3 y SiO 2 respectivamente. Para el espectro de titanio, no
fue posible refinar el espesor de la capa de óxido superficial debido a que, además de ser de baja
intensidad del pico de oxígeno, las líneas L del metal se superponen con la línea O-Kα. Por este
motivo, en el refinamiento se fijó el espesor másico del óxido en 0,1704 µg/cm 2 (que corresponde a
una capa de 4 nm de espesor, tomando la densidad de TiO 2 como la correspondiente a una muestra
extensa, es decir 4,26 g/cm 3 ) y se incorporaron las líneas Ti-L de acuerdo a las energías propuestas por
Bearden y con probabilidades de transición obtenidos por extrapolación de los datos de Pia et al. (86).
En las figuras 7.7 a 7.11 se muestran las secciones eficaces de ionización para la capa K obtenidas
para Al, Si, Ti, O y C, respectivamente, junto con determinaciones experimentales, teóricas y
empíricas de otros autores. A partir de las figuras 7.7, 7.8 y 7.9 puede verse que las secciones eficaces
obtenidas en este trabajo a partir de los espectros de emisión correspondientes a las películas puras y
las capas de los óxidos, son indistinguibles dentro del error experimental para las capas de Al y Ti
puro y las capas de los óxidos corresponidentes; mientras que, para Si y SiO 2 las discrepancias son
algo mayores. Esta diferencia puede deberse a la determinación del espesor de la capa de Si.
Recordemos que los espesores se determinaron a partir de los espectros XRR correspondientes a las
muestras depositadas sobre sustrato de Si. En el caso de la película de Si sobre sustrato de Si, si bien la
densidad cambia al pasar de la película al sustrato (dando lugar a las oscilaciones que se observan en
la figura 7.2), el número atómico no lo hace, por lo que es esperable tener errores mayores cuando la
capa y el sustrato están compuestos del mismo material –ver ecuaciones (II.2) y (II.8) del apéndice II–.
El error experimental no nos permite deducir si el tipo de ligadura del metal o metaloide afecta la
sección eficaz de ionización de la capa K. Es razonable que ello no suceda (o que la variación sea muy
pequeña), debido a que las capas internas son las menos afectadas por efectos químicos.
En la tabla 7.4 se presentan, para las energías de incidencia estudiadas, los valores correspondientes
a los promedios pesados por la inversa de los errores de las secciones eficaces para Al, Si,
Ti. O y C. Estos valores de Q que figuran en la tabla se determinaron mediante la siguiente relación:
j
K
Q
j
K
Q
∑
i ∆ Q
=
1
∑
i ∆ Q
j
K ,i
j
K ,i
j
K ,i
j
donde Q
K , i es la seccion eficaz de ionización de la capa K determinada experimentalmente para el
j
elemento j (Al, Si, Ti, O ó C) de la muestra i, ∆Q K , i es el error asociado a dicha determinacion –
ecuación (7.5)– y la suma se realiza sobre las muestras que involucran determinaciones de secciones
eficaces del elemento considerado: películas del elemento puro y el óxido correspondiente en el caso
de Al, Si y Ti; muestras corresponientes a Al 2 O 3 , SiO 2 y TiO 2 para O. Para carbono, la suma se
extiende a las secciones eficaces de ionización de C determinadas a partir del análisis de la influencia
del sustrato en el espectro de emisión de todos las capas estudiados más los espectros del sustrato sin
j
capa depositada. Los errores σ incluidos en la tabla fueron estimados de la siguiente manera:
Q K
(7.9)
⎧ j j
⎫
⎪ Q − Q
j
K ,i K ,l
⎪
σ Q
K
= Max ⎨
i, l = { muestras estudiadas } ⎬
(7.10)
2 ⎪⎩
⎪⎭
145