emitowanego promieniowania charakterystycznego jak i elektronów Auger’a zależyod rodzaju pierwiastka, który uległ wzbudzeniu.A<strong>na</strong>liza subtelnej struktury widm absorpcji (XAFS, „X-ray Absorption FineStructure”) skupia się <strong>na</strong> badaniu zależności µ(E) dla energii w pobliżu i powyżej krawędziabsorpcji: strukturę bliską krawędzi absorpcji (XANES, „X-ray Absorption Near EdgeStructure”) – do ok. 50 eV za krawędzią; oraz rozciągniętą subtelną strukturę (EXAFS,„Extended X-ray Absorption Fine Structure”) sięgającą do ok. 1000 eV poza krawędź(przykład pokazany jest <strong>na</strong> rysunku 10.1).Rys. 10.1. Krawędź absorpcji K dla tytanu.Badania absorpcyjne dostarczają informacji o rozkładzie energetycznym gęstościwolnych stanów elektronowych, a także o lokalnym otoczeniu atomowym badanegopierwiastka. Ze względu <strong>na</strong> wysoką czułość i selektywność <strong>na</strong> obecność danego pierwiastka,technika XAS używa<strong>na</strong> jest zarówno w badaniach materiałów krystalicznych, jak i o dużymnieporządku strukturalnym (ciecze, gazy), wliczając w to próbki wielofazowe. Pełnewykorzystanie możliwości opisywanej metody osiąga się dzięki zastosowaniupromieniowania synchrotronowego jako źródło promieniowania X. A<strong>na</strong>liza widm XANESdostarcza informacji o stanie chemicznym pierwiastka i jego konfiguracji elektronowej,<strong>na</strong>tomiast wartość energii krawędzi absorpcji jest przybliżoną wartością wiązania elektronu<strong>na</strong> danej powłoce [113]. Z kolei technika EXAFS daje informację <strong>na</strong> temat otoczenia atomuabsorbującego w kolejnych strefach koordy<strong>na</strong>cyjnych: liczbie i rodzaju atomów w danejstrefie, rodzaju atomów sąsiadujących oraz ich odległości od atomu centralnego(absorbującego).- 112 -
10.2. A<strong>na</strong>liza widm absorpcyjnych próbek Si:MnZarówno badania XANES jak i EXAFS przeprowadzone zostały <strong>na</strong> stacji pomiarowejA1 (później także <strong>na</strong> stacji E4 [112]) w laboratorium HASYLAB/DESY w Hamburgu,z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego. Pomiary wyko<strong>na</strong>no <strong>na</strong> krawędzi Kmanganu (energia E = 6,539 keV) w temperaturze ciekłego azotu (dla zminimalizowaniaefektów związanych z drganiami termicznymi) i przy użyciu detektora fluorescencyjnego.Przy opracowywaniu wyników XANES korzystano z oprogramowania FEFF 8.2/8.4,za pomocą którego, z metod „ab initio” („z pierwszych zasad”) obliczono teoretyczne krzyweabsorpcji dla zadanego klastera atomów [114,115]. We wszystkich obliczeniach używanoklasterów o promieniu 10 Å. A<strong>na</strong>liza wyników EXAFS wyko<strong>na</strong><strong>na</strong> została przy pomocyprogramów Artemis i Athe<strong>na</strong>, które są częścią pakietu IFEFFIT [116,117].Obliczenie widm teoretycznych dla rozmaitych modeli (np. Mn ulokowanyw pozycjach węzłowych sieci Si, czy też różne związki MnSi) a <strong>na</strong>stępnie porów<strong>na</strong>nie ichz widmami otrzymanymi doświadczalnie pozwoliło <strong>na</strong> elimi<strong>na</strong>cję <strong>na</strong>jmniej prawdopodobnychkonfiguracji i ustalenie tej <strong>na</strong>jbardziej prawdopodobnej dla lokalnej struktury wokół atomówmanganu. W obliczeniach numerycznych EXAFS rozważa<strong>na</strong> była wyłącznie pierwsza strefakoordy<strong>na</strong>cyj<strong>na</strong>, <strong>na</strong>tomiast w przypadku XANES, inne strefy także były brane pod uwagęw obliczeniach.Pierwsze badania EXAFS i XANES obejmowały próbki „as-implanted”: Cz-Si:Mn(T S = 340 K) i Fz-Si:Mn (T S = 610 K) i pozwoliły wykluczyć istnienie wydzieleń tlenowych,metalicznych oraz wykazały, że obie próbki nie posiadają struktury o dalekimuporządkowaniu, ponieważ w otrzymanych widmach eksperymentalnych EXAFS widocz<strong>na</strong>jest tylko pierwsza strefa koordy<strong>na</strong>cyj<strong>na</strong> [109,110]. Eksperyment wykazał, że w wynikuimplantacji atomy manganu nie lokują się w matrycy krzemowej, ale zaczy<strong>na</strong>ją formować sięw wydzielenia MnSi z zawartością atomów manganu niższą niż <strong>krzemu</strong> [109,110].Opisane dalej obliczenia przeprowadzone były w porów<strong>na</strong>niu ze wzorcemkrystalicznego związku MnSi, którego pierwsza strefa koordy<strong>na</strong>cyj<strong>na</strong> posiada czterypodstrefy [110]. Pierwsza podstrefa posiada jeden atom Si w odległości 2,31 Å od atomucentralnego Mn, druga – trzy atomy Si w odległości 2,40 Å, trzecia – trzy atomy Siw odległości 2,54 Å, oraz czwarta – sześć atomów Mn w odległości 2,80 Å.W przypadku niewygrzanej próbki Fz-Si implantowanej Mn + do gorącego podłożapomiary i dopasowania wykazały, że w pierwszej podstrefie, w odległości 2,45 Å z<strong>na</strong>jduje sięśrednio 4,7 atomów Si, <strong>na</strong>tomiast w drugiej podstrefie – 1,9 atomów Si w odległości 2,59 Å.- 113 -
- Page 1:
INSTYTUT FIZYKI POLSKIEJ AKADEMII N
- Page 7 and 8:
1. Wprowadzenie do tematyki badań
- Page 10 and 11:
zastosowanego w procesie poimplanta
- Page 12 and 13:
2. Preparatyka, obróbka oraz proce
- Page 14 and 15:
0∫R = S(E)dE(2.1)pE0gdzie: S - zd
- Page 16 and 17:
∂cJ = −D(2.2)∂xgdzie: D - wsp
- Page 18 and 19:
yć wygięcie bloku krystalicznego,
- Page 20:
Stosowany w naszym eksperymencie uk
- Page 24 and 25:
natomiast drugi, w pozycji 53,58°,
- Page 26 and 27:
i 1270 K pojawiają się dodatkowe
- Page 28 and 29:
Rys. 3.8. Dyfraktogramy próbek Cz-
- Page 30 and 31:
z odpowiadającymi im krzywymi dla
- Page 32 and 33:
Fz-Si:Mn (T S = 610 K), po wygrzani
- Page 34 and 35:
3.4.1. Parametry sieci wydzieleń M
- Page 36 and 37:
zastosowanego ciśnienia hydrostaty
- Page 38 and 39:
4. Badania próbek Si:Mn z zastosow
- Page 40 and 41:
to ilość wystarczająca dla uzysk
- Page 42 and 43:
4.2.2. Wpływ temperatury wygrzewan
- Page 44 and 45:
Rys. 4.5. Profile głębokościowe
- Page 46 and 47:
Rys. 4.7. Profile głębokościowe
- Page 48 and 49:
Profile głębokościowe Mn dla pr
- Page 50 and 51:
5. Badanie struktury defektowej Si:
- Page 52 and 53:
W praktyce dużo wygodniejsze jest
- Page 54 and 55:
Dyfraktometr Philips MRD wyposażon
- Page 56 and 57:
zachodzi zjawisko dyfrakcji, można
- Page 58 and 59:
dyfrakcyjnej. Pomiar krzywej odbić
- Page 60 and 61:
Rys. 5.9. Schemat mapowania węzła
- Page 62 and 63: Występowanie defektów punktowych
- Page 64 and 65: temperatury, a także ciśnienia. R
- Page 66 and 67: Rys. 5.12. Mapy węzła 004 sieci o
- Page 68 and 69: w płaszczyznach {110} dość dobrz
- Page 70 and 71: Rys. 5.15. Mapy węzła 004 sieci o
- Page 72 and 73: Rys. 5.18. Mapy węzła 004 sieci o
- Page 74 and 75: Wykonane symulacje numeryczne map w
- Page 76 and 77: Rys. 6.1. Ogólny schemat budowy tr
- Page 78 and 79: próbkom wygrzewanym w ciśnieniu p
- Page 80 and 81: o wielkości do kilkudziesięciu nm
- Page 82 and 83: (a) (b) (c)Rys. 6.5. Zdjęcia TEM d
- Page 84 and 85: → →Π (m, n) - bezwymiarowy czy
- Page 86 and 87: Zmienna C jest tzw. „siłą” de
- Page 88 and 89: Wilsona był obecny. Zatem podjęto
- Page 90 and 91: Obliczone i przedstawione w tabeli
- Page 92 and 93: propagacji promieniowania rentgenow
- Page 94 and 95: Si:Mn, pokazano, że dla próbek ni
- Page 96 and 97: Rys. 8.1. Dyfraktogramy I(2θ/ω) w
- Page 98 and 99: Rys. 8.4. Dyfraktogramy I(2θ/ω) w
- Page 100 and 101: Rys. 8.5. Dyfraktogram I(2θ/ω) wo
- Page 102 and 103: na to, że przyczyną takiego stanu
- Page 104 and 105: 9.2. Wyniki pomiarów magnetycznych
- Page 106 and 107: Rys. 9.3. Krzywe namagnesowania (zn
- Page 108 and 109: Rys. 9.4. Krzywe namagnesowania (be
- Page 110 and 111: wynika, że parametry sieci wydziel
- Page 114 and 115: Ważną obserwacją okazało się,
- Page 116 and 117: którym określono liczbę, rodzaj
- Page 118 and 119: Badanie rentgenowskiego rozpraszani
- Page 120 and 121: Literatura[1] T. Dietl, Postępy Fi
- Page 122 and 123: [38] J. Bak-Misiuk, P. Romanowski,
- Page 124 and 125: [73] M. A. Krivoglaz, „Theory of
- Page 126 and 127: [113] M. Klepka, „Wyznaczanie sk
- Page 128 and 129: 10. A. Misiuk, A. Barcz, J. Bąk-Mi
- Page 130: 27. E. Dynowska, J. Bąk-Misiuk, P.