用模擬的方法研究掃描探針電子能譜儀（SPEES）中不同條件對電子逸出針尖電場區(qū)的影響.pdf

1、在表面科學(xué)中，掃描隧道顯微鏡(STM)是一種極其重要的測量分析手段，用于對固體表面形貌的測量和費米面附近電子態(tài)的探測，但是它無法直接識別表面原子的種類。結(jié)合掃描探針技術(shù)與電子能譜測量技術(shù)是實現(xiàn)表面原子識別的一個方案，該方案中，STM針尖作為場發(fā)射源激發(fā)表面原子，通過探測次級電子的能譜而實現(xiàn)表面原子的識別。目前已有多個實驗組在進(jìn)行這方面的工作，包括本實驗組正在進(jìn)行的掃描探針電子能譜儀(SPEES)實驗。在這些實驗中，由于針尖與樣品間距很近

2、，針尖電場對樣品表面出射的次級電子有壓制作用，因此研究不同實驗條件對次級電子出射的影響是一個重要課題。 本論文的工作是對本實驗組已搭建的SPEES中俄歇電子出射的理論模擬研究。通過對俄歇電子在針尖電場作用下運動軌跡的模擬以及綜合考慮從針尖場發(fā)射電子到俄歇電子出射全過程中各種因素的影響，系統(tǒng)研究了針尖形狀、針尖偏壓和針尖樣品距離對俄歇電子出射概率的影響，以及出射俄歇電子束流密度在針尖電場區(qū)邊緣處的分布。研究結(jié)果為提高SPEES的收

3、集效率和空間分辨提供了重要的參考數(shù)據(jù)，同時也為進(jìn)一步的全尺度SPEES理論模擬研究提供初始數(shù)據(jù)。 第一章介紹了固體表面原子識別的概況，包括單原子分子測控簡介、STM的工作原理、單原子識別的幾種方案以及對本實驗室已經(jīng)搭建的結(jié)合掃描探針和環(huán)形電子能量分析器(TEEA)的SPEES實驗裝置的詳細(xì)介紹。 第二章介紹了理論模擬所用的方法。從針尖場發(fā)射電子到固體樣品表面產(chǎn)生的Auger電子逸出針尖電場區(qū)邊緣的全過程中，影響俄歇電子逸

4、出概率的主要因素有五個：1)針尖場發(fā)射電子在樣品表面的電流密度分布；2)樣品原子內(nèi)殼層產(chǎn)生空穴的電離截面；3)樣品原子退激發(fā)時產(chǎn)生俄歇電子的概率；4)俄歇電子從固體內(nèi)“彈性”出射到表面的概率；5)俄歇電子從表面逸出到針尖電場區(qū)邊緣處的概率。這一章介紹了對這五個因素的理論及模擬研究的方法，以及模擬中使用的六種針尖模型，最后介紹了模擬的過程以及用VisualC++書寫的數(shù)據(jù)處理程序。 第三章給出了理論模擬研究的結(jié)果，詳細(xì)討論了不同針