Некоторые способы изучения поверхности твёрдых тел

Известно, что свойства поверхности тел различных веществ отличаются от свойств внутренних слоев, будь то жидкость или твердое тело. В твердом теле, в частности, фононный спектр атомов поверхностного слоя атомов будет значительно отличаться от спектра слоев внутренних. В частности, существует несколько путей изучения поверхности. Для непосредственного изучения поверхности монокристалла необходимо высокоинтенсивное излучение, которое может быть получено на синхротроне. В работе излучение синхротронного источника было использовано для изучения фононных спектров поверхностных атомных слоёв монокристалла железа, вырезанного в направлении. Схема эксперимента приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема эксперимента для изучения поверхности с использованием синхротронного источника излучения Вторым возможным методом изучения поверхности твердых тел является низкотемпературная мёссбауэровская спектроскопия конверсионных электронов. В случае материала, имеющего один или несколько атомных слоев вещества, содержащего резонансные изотопы, на поверхности инертной матрицы, можно получить интересные результаты.

Рисунок 2 — Плотность фононных состояний на поверхности (S), в приповерхностном слое (S-1) и в объеме (D) для Fe (110).

Рисунок 3 — Пояснение обозначений S, S-1 и D.

Были изучены монои мультиатомные слои железа созданные на поверхности золота (рисунок 4). Последующее изучение этого образца методом низкотемпературной конверсионной мёссбауэровской спектроскопии (КМС) позволило определить параметры сверхтонкого взаимодействия атомных слоёв поверхности.

Авторами были изучены три образца содержащие три (3 AL), два (2 AL) и один (1 AL) атомные слои.

Из рисунка 5 видно, что спектры всех трех атомных слоев существенно отличаются от спектра объемного б-железа. в случаях 2 AL и 3 AL наблюдаются две компоненты магниторасщепленной структуры (Cи I). В случае же монослоя AL появляются новые компоненты A и M, последняя из которых обладает большим квадрупольным расщеплением.

Рисунок 4 — Схематичное изображение мультиатомных слоёв железа на золоте Таблица 1 — Сверхтонкие магнитные поля монослоя, двойного и тройного слоя пленки Fe (001), заключенной между Au (001).

Рисунок 5 — Спектры конверсионных электронов 1, 2 и 3 монослоев железа на золоте полученные при 80 К.