CC BY
16Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли
УДК 543.428
ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ СПЕКТРОВ СЕЧЕНИЯ НЕУПРУГОГО РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ FeSi2
В. О. Канзычакова1*, А. Ю. Игуменов1, А. С. Паршин1, А. М. Дёмин2
1 Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 ^Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Российская Федерация, 190031, г. Санкт-Петербург, просп. Московский, 9 E-mail: [email protected]
Дисилицид железа широко используется в создании таких устройств нанотехнологии, как фотоэлектрические преобразователи, перспективные для применения в аэрокосмической отрасли. В исследовании наномате-риалов огромную роль играет электронная спектроскопия, а для успешного анализа экспериментальных результатов используются математические методы. Факторный анализ применен для исследования спектров сечения неупругого рассеяния электронов FeSi2.
Ключевые слова: факторный анализ, структуры металл-полупроводник, полупроводники, металлы, силициды железа, спектроскопия сечения неупругого рассеяния электронов, спектроскопия характеристических потерь энергии электронов.
FACTOR ANALYSIS OF INELASTIC ELECTRON SCATTERING
CROSS SECTION SPECTRA OF FeSi2
V. O. Kanzychakova1 , A. Yu. Igumenov1, A. S. Parshin1, A. M. Demin2
1Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2Petersburg State University of Railway Transport 9, Moskovsky Av., St. Petersburg, 190031, Russian Federation E-mail: [email protected]
Iron disilicide is widely used in developing such nanotechnology devices as photoelectric converters that are promising for aerospace applications. Electron spectroscopy plays an important role in the study of nanomaterials. Mathematical methods are widely used for successful analysis of experimental results. In this paper, factor analysis is used to study the inelastic electron scattering cross section spectra of FeSi2.
Keywords: factor analysis, metal-semiconductor structures, semiconductors, metals, iron silicides, inelastic electron scattering cross-section, electron energy loss spectroscopy.
Для успешного создания устройств наноэлектро-ники, нанофотоники и спинтроники требуются высокоточные методы анализа их физико-химических свойств. Для исследования наноматериалов наибольшее распространение получили методы электронной спектроскопии, такие как Оже-электронная спектроскопия (ОЭС), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) и спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ). В обработке полученных результатов широко используются мате-магические методы. Как показано в работах [1-3], факторный анализ может успешно применяться для исследования электронных спектров. В данной работе он применен для исследования спектров сечения неупругого рассеяния электронов FeSi2.
Экспериментальные спектры получены на сверх-высоковакуумном фотоэлектронном спектрометре SPECS (Германия) при энергиях первичных электронов 300, 600, 1200, 1900, 3000 эВ. Проведен детальный анализ спектров сечения неупругого рассеяния
электронов FeSi2. Спектры сечения неупругого рассеяния электронов (О-спектры [4]) представляют собой произведения средней длины неупругого пробега электронов 1 и дифференциального сечения неупругого рассеяния K(E0, E0 - E), где E0 и E - соответственно энергии первичных и отраженных электронов, T = E0 - E - потери энергии электронов. Спектры сечения неупругого рассеяния электронов получены из экспериментальных спектров потерь энергии отраженных электронов с помощью программного пакета QUASESTM XS REELS [5], согласно алгоритму [4].
Спектры сечения неупругого рассеяния электронов FeSi2 представляют собой одиночный пик при энергии близкой к энергии объемного плазмона. На этих спектрах неразрешены отдельные пики, но об их наличии свидетельствует изменяющаяся с энергией первичных электронов форма пиков. Ранее [6-10] разделение спектров сечения неупругого рассеяния электронов FeSi2 и других материалов было проведе-
Решетневскуе чтения. 2017
но аппроксимацией спектров пиками Тоугаарда. Как показано в работах [1-3], факторный анализ может использоваться для разделения поверхностного и объемного плазмонов.
В данной работе с помощью факторного анализа в спектрах сечения неупругого рассеяния электронов FeSi2 разделены вклады поверхностной и объемной природы. Это позволило нам количественно определить чувствительные к элементному составу интенсивности потерь энергии на поверхностные и объемные возбуждения.
Библиографические ссылки
1. Jin H. Measurement of optical constants of Si and SiO2 from reflection electron energy loss spectra using factor analysis method / H. Jin [et al.] // Journal of applied physics. 2010, № 107. С. 083709, 1-11.
2. Jin H. Inelastic Scattering Cross Section of Si Determined from Angular Dependent Reflection Electron Energy Loss Spectra / H. Jin [et al.] // Journal of Surface Analysis. 2009. Т. 15, № 3. С. 321-324.
3. Jin H. Angular and Energy Dependences of Reflection Electron Energy Loss Spectra of Si / H. Jin [et al.] // e-Journal of Surface Science and Nanotechnology. 2009. Т. 7. С. 199-202.
4. Tougaard S. Differential inelastic electron scattering cross sections from experimental reflection electron-energy-loss spectra: Application to background removal in electron spectroscopy // Phys. Rev. B, 1987. Т. 35 (13). С. 6570-6577.
5. QUASES - Software packages to characterize surface nano-structures by analysis of electron spectra [Электронный ресурс]. URL: http:// www.quases.com (дата обращения: 01.09.2016).
6. Расчет вероятности генерации поверхностных возбуждений электронами, отраженными от поверхности Si / А. Ю. Игуменов [и др.] // Вестник СибГАУ, 2014. Т. 56 (4). С. 230-235.
7. Тонкая структура спектров сечения неупругого рассеяния электронов и поверхностный параметр Si / А. С. Паршин [и др.] // Физика и техника полупроводников, 2015. Т. 49 (4). С. 435-439.
8. Сравнительный анализ спектров характеристических потерь энергии электронов и спектров сечения неупругого рассеяния в Fe / А. С. Паршин [и др.] // Физика твердого тела, 2016. Т. 58 (5). С. 881-887.
9. Исследование дисилицида железа методами электронной спектроскопии / А. С. Паршин [и др.] // Журнал технической физики, 2016. Т. 86 (9). С. 136140.
10. Fine structure of inelastic electron scattering cross-section spectra for Mn / A. S. Parshin [h gp.] // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2016. T. 122. C. 012025, 1-7.
References
1. Jin H. Measurement of optical constants of Si and SiO2 from reflection electron energy loss spectra using factor analysis method / H. Jin [et al.] // Journal of applied physics. 2010, No. 107. P. 083709, 1-11.
2. Jin H. Inelastic Scattering Cross Section of Si Determined from Angular Dependent Reflection Electron Energy Loss Spectra / H. Jin [et al.] // Journal of Surface Analysis. 2009. Vol. 15, No. 3. P. 321-324.
3. Jin H. Angular and Energy Dependences of Reflection Electron Energy Loss Spectra of Si / H. Jin [et al.] // e-Journal of Surface Science and Nanotechnology. 2009. Vol. 7. P. 199-202.
4. Tougaard S. Differential inelastic electron scattering cross sections from experimental reflection electron-energy-loss spectra: Application to background removal in electron spectroscopy // Phys. Rev. B, 1987. Vol. 35 (13). P. 6570-6577.
5. QUASES - Software packages to characterize surface nano-structures by analysis of electron spectra Available at: http:// www.quases.com (accessed: 01.09.2016).
6. Raschet veroyatnosti generatsii poverkhnostnykh vozbuzhdeniy elektronami, otrazhennymi ot poverkhnosti Si / A. Yu. Igumenov [et al.] // Vestnik SibGAU, 2014. Vol. 56 (4). P. 230-235.
7. Tonkaya struktura spektrov secheniya neuprugogo rasseyaniya elektronov i poverkhnostnyy parametr Si / A. S. Parshin [et al.] // Fizika i tekhnika poluprovodnikov,
2015. Vol. 49 (4). P. 435-439.
8. Sravnitel'nyy analiz spektrov kharakteristicheskikh poter' energii elektronov i spektrov secheniya neuprugogo rasseyaniya v Fe / A. S. Parshin [et al.] // Fizika tverdogo tela, 2016. Vol. 58 (5). P. 881-887.
9. Issledovaniye disilitsida zheleza metodami elek-tronnoy spektroskopii / A. S. Parshin [et al.] // Journal of tekhnicheskoy fiziki, 2016. Vol. 86 (9). P. 136-140.
10. Fine structure of inelastic electron scattering cross-section spectra for Mn / A. S. Parshin [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.
2016. Vol. 122. P. 012025, 1-7.
© Канзычакова В. О., Игуменов А. Ю., Паршин А. С., Демин А. М., 2017
