低能負(fù)離子與水覆蓋Si(111)表面散射中的共振電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)研究.pdf

1、離子-固體表面相互作用研究的一個重要方向就是離子和表面散射，中間主要涉及表面激發(fā)、電子發(fā)射、入射粒子的軌跡演化和能量損失以及入射離子（或原子）和表面原子的電荷交換等過程。目前，離子表面散射技術(shù)在表面分析、濺射處理、離子束改性等方面有著廣泛的應(yīng)用。考慮到出射粒子的電荷態(tài)主要由表面附近的電荷轉(zhuǎn)移過程所決定，我們可以采用離子表面散射技術(shù)來探查固體表面的電子特性。
　　在離子（或原子）和金屬表面的散射中，共振電荷轉(zhuǎn)移（RCT）起主導(dǎo)作用。

2、半導(dǎo)體Si具有特殊的能帶結(jié)構(gòu)，即存在一個窄帶隙，并且在帶隙區(qū)域存在局域懸掛鍵表面態(tài)。由于水分子在Si表面會發(fā)生解離吸附，使得表面的懸掛鍵徹底消失，這對單獨研究表面帶隙效應(yīng)非常重要。另一方面，負(fù)離子具有比較低的電子親和勢，非常適合探測表面帶隙附近的電子態(tài)。
　　本論文主要研究了低能負(fù)離子（C-、O-、F-）和水覆蓋Si(111)表面的電荷轉(zhuǎn)移過程。入射能量為6.5-22.5keV，散射角為38o。散射粒子的電荷態(tài)信息由一維位置靈敏探

3、測器測量。實驗結(jié)果顯示：正離子份額比較小且隨垂直出射速度、出射角的增大單調(diào)增大；在鏡面散射條件下，負(fù)離子份額也隨垂直出射速度的增大單調(diào)增大；特別地，在入射能量一定時，負(fù)離子份額隨出射角的變化是非單調(diào)的，份額曲線呈現(xiàn)為“鐘罩形”。
　　正離子的產(chǎn)生可用非彈性兩體碰撞模型來解釋。然而，非單調(diào)的“鐘罩形”負(fù)離子份額無法用傳統(tǒng)的自由電子氣（Jellium）模型來解釋。為此，我們采用了一個修改的共振電荷轉(zhuǎn)移模型來計算負(fù)離子份額，其結(jié)果與實驗