Способ определения энергетического спектра поверхностных состояний твердого тела

Способ определения энергетического спектра поверхностных состояний твердого тела

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к спектроскопии твердого тела. Цель изобретения - повышение точности определения спектра энергетических состояний поверхности. Для этого на поверхность твердого тела, размещенного в электрохимической ячейке, наклонно подают Р-поляризованный луч. На пути отраженного луча помещают второй поляризатор с градуированной шкалой поворота угла плоскости поляризации и определяют длины волн при скачкообразных изменениях угла поворота плоскостями поляризации отраженного , по которым строят спектр состояний поверхности. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 21/64

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ1 . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622938/25 (22) 20.12.88 (46) 23,11.91. Бюл, М 43 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (72) Ж.P.Ïàíoñÿí, A,Р.Маилян, Г.Ш.Шмавонян и А.А.Апатян (53) 543,42(088.8) (56) W.S, Euloe et al. Au electroreflectance

study of CdTe. — Appl. Phys., 1987,61, гв 5, р.

2005 — 10.

Панасян Ж.P. и др. Обнаружение серии поверхностных экситонов в ZnO, связанных с собственными двумерными поверхностными подзонами. — Письма в ЖЭТФ, 1985, 41,. t+ б6,, сo, 251-254.

Изобретение относится к спектроскопии твердого тела, в частности к способам определения энергетического спектра в приповерхностном слое твердого тела.

Цель изобретения — повышение точности определения энергетического спектра поверхностных состояний.

На фиг.1 приведены спектр угла поворота плоскости поляризации отраженного света (кривая 1) и спектр отражения естественного света (кривая 2) от границы раздела CdTe — электролит; на фиг.2 — блоксхема устройства для осуществления предлагаемого способа, Основой для изобретения служит обнаружение нового явления — скачкообразных . изменений угла поврота плоскости поляризации отраженного света от поверхности твердоготела, точно соответствующее энер„„5U 1693488 Al (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА ПОВЕРХНОСТНЫХ СОСТОЯНИЙ ТВЕРДОГО ТЕЛА (57) Изобретение относится к спектроскопии твердого тела. Цель изобретения — повышение точности определения спектра энергетических состояний поверхности.

Для этого на поверхность твердого тела, размещенного в электрохимической ячейке, наклонно подают P-поляризованный луч.

На пути отраженного луча помещают второй поляризатор с градуированной шкалой поворота угла плоскости поляризации и определяют длины волн при скачкообразных изменениях угла поворота плоскостями поляризации отраженного луча, по которым строят спектр состояний поверхности, 2 ил.

1 гетическому.спектру в приповерхностном слое. Это удобно наблюдать на границе раздела твердое тело — электролит, так как при () помещении твердого тела в электролит ес- 0 тественным путем создается сравнительно ( однородный потенциальный рельеф на поверхности твердого тела. Это способствует более однородному распределению поверхностных состояний по всей исследуемой Ilo верхности.и выявлению их энергетического спектра, Блок-схема установки (фиг.2) содержит а источник 3 света, систему линз 4, фокусирующую свет на поверхности твердого тела 5, помещенного в электрохимическую ячейку 6 с прозрачным окном. Отраженный луч, проходя через монохроматор 7, регистрируется с помощью ФЭУ 8. Электрический сигнал с выхода ФЭУ после усиления и синхронного

1693488

20

30 детектирования записывается самопишущим потенциометром.

Для получения плоско-поляризованного света на пути падающего луча помещен поляризатор 9, а для определения угла поворота плоскости поляризации отраженного луча используют второй поляризатор 10 (анализатор) с градуированной шкалой поворота угла плоскости поляризации rp.

Особенностью эксперимента является наклонное падение и отражение луча от поверхности, Угол между падающим и отраженным г.учами составляет 2 О=- 150 при регистрации спектров (фиг,2). При угле падения луча О> 85 отраженный луч не удается регистрировать, так как фактически наблюдается скользящий луч. При угле падения B < 40 скачкообразные вращения угла плоскости р-поляризации, подробно приведенной на фиг.2 (кривая 1), уже не набл,одаются. Следовательно, угол наклонного падения Р-поляризованного г уча мох<ет меняться в пределах 40 < И< 85 .

Для учета поляризованных эффектов, имеющих место в самой оптической системе, сначала получена поляризационная характеристика оптического тракта без твердого тела 5 при 2 З=- 180 . Закон Малюса полностью соблюдается, т.е. оптический трактустановки не приводит кдополнительным поляризационным эффектам.

При наличии же твердого тела на оптическом пути луча, например кристалла

CdTe, в зависимости от длины волны отраженного луча наблюдались скачкообразные врагцения угла плоскости Р-поляризации. В сг1учае же -S-поляризации эффекта вращения угла плоскости поляризации не наблюдалось.

Л р и и е р. На поверхность кристалла

CdTe наклонно падает Р-поляризованный луч от первого поляризатора, При фиксированной длине волны вращением угла р второго поляризатора (анализатора) достигается максимум сигнала, соответствующий максимальной интенсивности отраженного луча. Таким путем определяют изменение угла поворота плоскости поляризации для всей области спектра, Угол поворота плоскости поляризации отраженного луча меняется скачкообразно (кривая 1), причем спектральные местоположения скачков р соответствуют местоположениям слабо выраженных особенностей (минимумов) на спектре отражения CdTe (кривая

2), полученного без помещения на оптическом пути поляризаторов 7.и 8. Скачки р наблюдаются как в коротковолновой, так и в длинноволновой области спектра, причем в одной области происходит увеличение значения р, а в другой — уменьшение, При опРеделении длины волн (или энергий), соответствующих минимумам отражения, допускаются значительные погрешности, так как минимумы выражены нечетко (фиг.1, кривая 2), А длины волн, соответствующие скачкам угла поворота >(кривая 1), определяются с большой точностью (AiL 0,1 нм). Значения энергий, при которых происходят скачки р, точно соответствуют энергетическому спектру поверхностных состояний для CdTe, о чем свидетельствуют большие значения скачков у (больше 6 ) на таком узком спектральном интервале из-за значительного поглощения поверхностными состояниями, Обнаруженные поверхностные состояния в области энергии ширины запрещенной зоны CdTe (длинноволновая область спектра) на основе кривой 1 (фиг.1) имеют следующие значения: 1,508 эВ (822,3 + 0,1) нм; 1,4683 эВ (844,5 + 0,1) нм, 1,4553 эВ (852 и 0,1) нм;

1,4402 эВ (861,5 + 0,1) нм; 1,422 э В (872 + 0,1) нм, В области энергий, большей ширины запрещенной зоны CdTe (коротковолновая область спектра), также обнаружено поверхностное состояние, имеющее следующие значения: 1,5306 (810,1 + 0,1) нм.

Подобные скачки р в зависимости от длины волны получены и для других кристаллических твердых тел (CdS, ZnTe, ZnG) Таким образом, предлагаемый способ является весьма чувствительным, бесконтактным методом контроля поверхности и определения наличия различных состояний поверхности твердого тела.

Формула изобретения

Способ определения энергетического спектра поверхностных состояний твердого тела, включающий облучение оптическим излучением образца, размещенного в электрохимической ячейке, измерение интенсивности света, отраженного от поверхности твердого тела, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности определения спектра энергетических состояний поверхности, на поверхность твердого тела под углом 40 — 85 направляют Р-поляризованный луч, при измерении интенсивности отраженного света регистрирук>т изменение угла поворота плоскости поляризации в зависимости от длины волны ilи по значениям )., соответствующим скачкообразным изменениям угла поворота плоскости поляризации отраженного луча, определяют спектр энергетических состояний поверхности твердого тела;

1693488

8И 8Î

А, ьП

Редактор А.Мотыль

Заказ 4073 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

° Я

4ю э р И ) ÅÐ

Составитель С. Кузнецов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Демчик