Плазмон

Пространственная дисперсия п-плазмонов в графите [c.48]

Спектр 71-плазмонов оказался квадратичен лишь для небольших квазиимпульсов, не превышающих 7 нм . Экстраполяция к 1 1=0 даёт значение = 6.4 эВ, что в пределах погрешности совпадает с энергией оптических плазмонов. Следовательно, при небольших ц плазменные л-колебания происходят без взаимодействия с л-электронами графитового слоя. Этот результат становится понятен при рассмотрении дисперсии л-электронов в монослое графита [4]. В некоторой окрестности Ад в центре зоны Бриллюэна вертикальные межзонные переходы в л-системе характеризуются энергией, существенно большей, чем Ьа) . И лишь при некотором квазиимпульсе яс, который превышает 7 нм , энергия межзонных переходов становится сравнимой с Ьо) и начинается эффективное взаимодействие между плазмонами и возбуждёнными л-элекгронами. [c.48]

Итак, мы рассмотрели кратко всего шесть типов квазичастиц. Из них две — плазмон и экситон — оказались сложными квазичастицами. Таким образом, простые квазичастицы (фонон, электрон, дырка и т. д.), как и обычные частицы, могут быть строительным материалом для более сложных образований. [c.78]

Поверхностный плазмонный резонанс есть колебание поверхностных зарядов (электронов в металле), распространяющееся по поверхности. [c.560]

Волну поверхностного плазмона можно возбудить падающим светом той же частоты и имеющей составляющую к . Для света, падающего на металл с диэлектрической проницаемостью 2 из диэлектрического материала с 3, составляющая кд определяется выражением [c.560]

Плазмонный резонанс на 1/ 2-границе металла, следовательно, можно возбудить, когда составляющие к падающей и плазмонной волн совпадают [c.560]

При столкновении с поверхностью твердого тела электроны испытывают упругие и неупругие взаимодействия (табл. 10.2-1). Упругое рассеяние приводит к отклонению электронов и явлениям дифракции. Неупругие процессы приводят главным образом к возбуждению электронных уровней и плазмонов [c.322]

Возбуждение электронных уровней и плазмонов [c.323]

Энергия возбуждения плазмонов зависит от силы взаимодействия между осциллирующим электронным облаком и (положительными) ионами решетки материала. В случае объемных плазмонов эта величина соответствует, например, 10,6 эВ для Mg, 15,3 эВ для А1,16 эВ для 81. Энергия поверхностных плазмонов составляет пл(объемн)/ 1 например 10,3эВ для Л1 [10-5]. Поскольку в этот процесс включены валентные уровни, энергия возбуждения плазмонов зависит от химического состава и структуры сплавов. Иногда этот факт можно использовать для аналитических целей. [c.329]

Следует различать два типа неупругих взаимодействий фотоэлектрона в твердом теле, которые могут привести к появлению дискретных сравнительно узких максимумов в рентгено)-электронном спектре. Во-первых, это возбуждение или ионизация электронов твердого тела, во-вторых, это возбуждение плазмонов — коллективных колебаний электронов. Взаимодействия первого типа дают обычно очень слабую дискретную структуру, которая, как показано в 270], может нести информацию- [c.72]

Частота fp коллективных колебаний электронов (плазмонов в объеме (в рамках модели свободных электронов) равна [c.73]

Плазмонные сателлиты отстоят от основной рентгеноэлектронной линии на расстояние (лАя+АЛ/в) к к п — алые числа). [c.73]

Для возбуждения плазмонов необход ка энергия фотоэлектрона йе мё -йёе 4 f (где —энергия уровня Ферми). [c.74]

Чтобы возбудить плазмой (или плазменное колебание), электрон не обязательно должен войти в образец. Еще при приближении электрона к образцу в последнем возбуждаются длинноволновые колебания, а на близком расстоянии — коротковолновые. Подобным образом возбуждает плазмоны и электрон, покидающий образец. [c.428]

Потери энергии электронов при прохождении через объект могут происходить по разным механизмам, описанным в гл. 19. Наиболее существенное влияние имеют характеристические потери энергии. При энергии плазмонов Д л 15-=-20 В с увеличением толщины объекта возрастает как доля электронов, потерявших часть энергии на возбуждение плазмонов, так и суммарные потери, обусловленные многократным рассеянием. В случае аморфных объектов разрешающая способность может лимитироваться именно хроматической аберрацией, определяемой через толщину объекта / по формуле б бхр (1/10) I. Для кристаллических объектов благодаря особому характеру рассеяния такой зависимости нет. Хотя те же процессы неупругого рассеяния происходят и при прохождении электронов через кристаллический объект, контраст в изображении за счет интерференции когерентно рассеянных электронов настолько велик, что вклад неупруго рассеянных электронов не так заметен. Однако неупругое рассеяние при изображениях очень толстых объектов все же сказывается как на контрасте, так и на разрешающей способности. [c.453]

Энергия плазменных колебаний валентных электронов в трех аллотропных модификациях углерода отличается [1] для алмаза Шр=34 эВ, для графита С0р=27 эВ. Для третьей аллотропной формы - карбина - энергия (а-иг)-плазмона, полученная в разньп( работах [1-2], различна (22-24 эВ). Однако для ряда карбнноидов из рентгенофотоэлектронных спектров ls-лннии углерода с плазменным сателлитом нами получено значение энергии плазмона 20.6+0.4 эВ. [c.47]

На величину Шр влияют разные факторы. При энергиях порядка 20-30 эВ предположительно все валентные электроны углерода участвуют в образовании плазменных колебаний. По этой причине Шр должно бьггь пропорционально плотности вещества. На рисунке представлена зависимость квадрата энергии плазмонов от плотности вещества в равновесных углеродных структурах. Плотность карбина подсчитана для гексагональной модели [2] (см. вставку к рис.) и составляет 1.6 г/см. Как видно, обнаружена пропорциональность в зависимости квадрата энергии плазмонов от плотности вещества. Угол наклона этой прямой составляет 0.9-10" , что на 30% больще теоретического значения [c.47]

Методом характеристических потерь энергии электронами (Ер=200 эВ) с угловым разрешением изучена пространственная дисперсия плазмонов в графите в интервале квазиимпульсов 0-ь 16 нм . Спектры ХПЭ получены в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. Все эксперименты выполнялись с помощью многоканального электронного спектрометра с угловым разрешением [1] с оригинальным дисперсионным энергоанализатором типа коническое зеркало [2]. Угловое разрешение прибора по полярному углу 0 и азимутальному углу <р было одинаковым (1.5 х1.5"). Значения полярньсх углов 0, определялось с точностью 0.5 . Угол падения первичного пучка электронов на образец 0=50°. Углы сбора неупруго рассеянных электронов составляли 15-55". Анализатор работал в режиме постоянного абсолютного энергетического разрешения ДЕ=0.6 эВ и был настроен на энергию пропускания 30 эВ. Измерения проведены на образцах высокоориентированного пирографита (НОРС). Определение энергии л- и о-плазмонов проведено с использованием формализма Крамерса-Кронига [3]. Величина переданного импульса (q - это квазиимпульс л-электронов) определена по следующей формуле = , [c.48]

Электроны проводимости тоже называют квазичастицами, хотя это те же электроны, которые движутся в атомах, молекулах. Приставку квази электронь проводимости приобрели из-за того, что законы движения их очень уж отличаются от законов движения обычных частиц. Электрон проводимости можно представить себе как частицу, движущуюся в сопровождении облака других частиц. При своем движении частица отталкивает со своего пути одни частицы, тянет (ибо позади нее образуется зона эффективного положительного заряда) за собой другие, а именно наличие этого движущегося вместе с частицей облака других частиц приводит к изменению соотношения между импульсом и энергией частицы по сравнению с формулой г = р 12тц. Следовательно, электрон проводимости в отличие от фононов ( а также плазмонов, магнонов, см. ниже) — локализованная квазичастица. [c.75]

Квант плазменных колебаний е = й(Ор называют плазмоном. Плазмоны подчиняются статистике Бозе—Эйнштейна. Согласно (32), при плотностях электронов, характерных для металлов, плазменная частота соответствует довольно большой энергии (е порядка 5—30 эВ), поэтому такие колебания не возбуждаются при тепловых энергиях, и следовательно, плазмоны не оказывают влияния на термодинамические свойства электронной системы. [c.76]

Плазмон нельзя называть вполне хорошо определенным элементарным возбуждением, ибо он может быстро затухать, образуя пары квазичастиц. Однако в пределе больших длин волн мнимая часть энергии плазмона с импульсом р пропорциональна р1ррУ(х)р, так что неравенство (30) легко удовлетворяется. [c.76]

Элементарное возбуждение в этом случае называют эксито-ном [4]. Экситоны реализуются в полупроводниковых и диэлектрических (молекулярных) кристаллах и, подобно плазмонам, подчиняются статистике Бозе—Эйнштейна. [c.77]

Энергия излучения, переданная среде, расходуется на образование ионов (атомных и молекулярных), вторичных (выбитых) электронов с энергией, достаточной для ионизации еще неск. молекул среды (т. наз. энергетические, или 8-электроны), сверхвозбужденных состояний. Расстояние, на к-ром происходит каждая послед, ионизация, прогрессивно уменьшается, достигая неск. нм при потере энергии вторичным электроном до величины, меньшей потенциала ионизации молекул среды. Вторичные электроны, не производящие ионизации, имеют еще достаточно энергии для возбуждения молекул. Взаимод. их со средой приводит к появлению возбужденных состояний молекул и ионов и дaJ ьнeйшeмy снижению энергии вторичных электронов до нек-рой пороговой энергии электронного возбуждения Е . Электроны с энергией Ец < Е < кТ (< Г-тепловая энергия среды, постоянная Больцмана, Т-абс. т-ра) наз. электронами не-довозбуждения. В конденсир. фазах на физ. стадии происходит также образование коллективных возбуждений-плазмонов, за время существования к-рых (10 -10 с) энергия, составляющая от 15 до 25 эВ, локализуется на отдельных молекулах, в результате чего происходит ионизация последних или переход их в высоковозбужденные состояния. [c.152]

Универсальность растрового электронного микроскопа при исследовании твердых тел в большей мере вытекает из обширного множества взаимодействий, которые претерпевают электроны иучка внутри образца. Взаимодействия можно в основном разделить на два класса 1) упругие процессы, которые воздействуют на траектории электронов пучка внутри образца без существенного изменения их энергии 2) неупругие процессы, при которых происходит передача энергии твердому телу, приводящая к рождению вторичных электронов, оже-электро-нов, характеристического и непрерывного рентгеновского излучений, длинноволнового электромагнитного излучения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, электронно-дырочных пар, колебаний решетки (фононы) и электронных колебаний (плазмоны). В принципе все эти взаимодействия могут быть использованы для получения информации о природе объекта — формы, состава, кристаллической структуры, электронной структуры, внутренних электрическом или магнитном полях и т. д.. [c.21]

Рис. 3.3. Зависимость полного сечения рассеяния для алюми- иия от энергии электрона (размерность сгр) для упругого рассеяния (1) и некоторых процессов неупругого рассея- ия — возбуждения плазмонов (2), возбуждения электронов проводимости (3) и ионизацт внутренней 1-оболочки (4), [12].

В этом методе световод покрывают тонкой пленкой металла (плазмона) и измеряют изменения поля, проходящего вдоль поверхности металлической пленки. Эти изменения обусловлены тем, что воздействие внешнего электрического поля (в световоде) достаточной напряженности (см. ур. 7.8-33) передает энергию из световода и образуются осциллирующие поверхностные заряды, которые распространяются по поверхности металла. Колебания заряда должны быть связаны с Ех (полем, pa шиpяюш м я в направлении г), так что металлическая поверхность должна быть на должном расстоянии от поверхности световода в пределах глубины проникновения р затухающего поля. Для волны поверхностного плазмона, существующей между двумя средами с диэлектрической проницаемостью 1 и 2 (рис. 7.8-22), волна ограничена на границе раздела волновым вектором к в направлении распространения и к и к 2 в направлениях +г и —2. Условию непрерывности на границе отвечает соотношение [c.560]

Почему невозможно возбудить поверхностный плазмон, облучая светом плоскую металлическую поверхность Каковы различные копфигуращга, используемые для поверхностного плазмонного резонанса [c.564]

При неупругих взаимодействиях часть кинетической энергии падающих электронов превращается в потенциальную энергию в результате возбуждения электронных или колебательных уровней атомов мишени. При низких энергиях (порядка электронвольт) доминируют неупругие процессы возбуждения колебательных уровней и плазмонов. При более высоких энергиях (килоэлектронвольты) энергетические потери электронов, проходящих через вещество, обусловлены в основном ионизацией и возбуждением плазмонов. Возбуждение колебаний и плазмонов и ионизация приводят к дискретным потерям энергии и, следовательно, к четким полосам поглощения в энергетическом спектре исходно моноэнергетического электронного пучка. Эти процессы лежат в основе спектроскопии характеристических потерь энергии прошедших электронов (СПЭПЭ). [c.328]

Связанные состояния за счет взаимодействия электронов с дефектами структуры объясняют и снижение плотности электронов на реальной поверхности, например на поверхности металлов, относительно плотности электронов в нх объеме. Поэтому проводимость металлов вблизи поверхности всегда н1[же, чем внутри объема. В известной мере можно утверждать, что поверхность, например серебра, не серебряная , так как плотность электронов и соответствующие волновые фу 1кции электронов поверхности отличаются по фазе, амплитудам н т. и. и не соответствуют электронам уровня Фер.мп серебра. Таким образом, реальная поверхность даже металла заряжена неоднородно. Она иредставля т собой пятна с повышенной и пониженной плотностью электронов. Иа реальной поверхности синтезируются плазменные моды (поверхностные плазмоны). Плотность электронов любой реальной иоверхности должна иметь пятнистую структуру. [c.78]

Лдаш/2. Случай А<С6 отражает корреляцию нелинейных участков спектра щели, отвечающих условиям резонанса. Результаты расчетов показали возможность образования в спектре плазмонов — волн с глубиной проникновения /, существенно большей толщины поверхностного слоя 6>А. [c.81]

Усовершенствование техники обработки полученных результатов и их физической интерпретации. В качестве примера можно привести анализ взаимодействия электронов (например, в методе дифракции. медленных электронов) с твердым тело.м. По результатам экспериментов рассматривается разный характер явлений взаимодействия (от дальиодействующих сил при больших расстояниях электрона от поверхности до неупругого возбуждения плазмо-иов или других типов возбуждений электронов), предсказывается зависимость длины пробега и времени жизни от энергии электрона и т. д. Существуют стандартные программы для ана-лиза геометрической структуры по упругой дифракции медленных электронов (работы Андерсена, Дюка и др.), по определению дисперсии поверхностных плазмонов, по неупругой дифракци, медленных электронов и т. д. В ряде случаев это позволяет дать модельное описание чистых металлов и сплавов, а также комплексов, адсорбированных на поверхности. [c.150]

Дифракционную информацию содержат упруго рассеянные электроны. Часть электронов проходит с потерей энергии, главным образом по механизмам межзонных переходов и плазменных колебаний. Межзонные переходы пребладают на переходных металлах, а плазменные колебания (плазмонные потери) — на легких. Поскольку величина энергетических потерь, как правило, специфична, измерение потерь открывает путь к выявлению и идентификации компонентов. Этот вопрос рассмотрели Филлипс и Лифшин [2]. Зависи.мость энергетических потерь от состава образца обычно заранее не известна, поэтому необходима тщательная калибровка по веществам известного состава. Физическая сущность процесса неупругого рассеяния ограничивает предельное пространственное разрешение примерно 10 нм, и этот предел практически достигнут. [c.399]

Рис. 2.15. Линия N3 15 в спектре металлического натрия (макотмумы Я и 5 соответствуют объемному и поверхностному плазмону),. [c.72]

Соотношения (2.55) и (2.56) обычно сравнительно хорошо согласуются с экспериментом [103, 271, 274, 275]. В частности, соотношение (2.55) можно использовать для оценки N. Например, в (ЫагО отсутствуют электроны в зоне проводимости <Л =0), и плазмоны не наблюдаются. Соотношение (2.57) можно использовать для расчета е поверхностной пленки. На >ис. 2.16 [144] представлена линия 1А%2р, сопровождаемая сателлитами. В случае чистого металлического магния набгрюда- Ьтся объемный и поверх 5С-га й плазмоны с энергиями 10,55 и Ш5=7,1 эВ, что соответствует формуле (2.56). Расчет по формуле (2.57) дает значение е=1,20. При частичном окислении магния начинает проявляться, а при значительном окислении доминирует поверхностный плазмон с энергией 5,2 эВ, то соответствует е=3,1. Относительные интенсивности и структура плазменных сателлитов в тонких пленках зависят также от толщины пленки ([276], что открывает возможность для оп -ределения толщины тонких пленок. [c.73]

В литературе ([93, 271—280] часто обсуждается вопрос о внешнем или внутреннем характере плазменных сателлитов. Внешний характер возбуждения предполагает неупрутиб взаимодействия фотоэлектронов, а вн5 ренний характер возбуждения— механизм, близкий к рассмотренному выше монопольному возбуждению фотоионизация одновременно сопровождается возбуждением плазмона. Отличить оба механизма можно по [c.73]

Характеристические потери энергии обусловлены коллективным возбуждением электронного газа вещества объекта. Электроны проводимости в металлах (полупроводниках) можно рассматривать как особый вид плазмы, характерной особенностью которой является то, что электроны движутся в решетке из жестко связанных между собой положительных ионов. Если под действием, например, бомбардирующей частицы, произошло смещение электронов так, что их локальная плотность увеличилась. То за счет возросших при этом снтПэттал-кивания у электронов появится составляющая скорости, выводящая их из данного объема. Однако в момент восстановления нейтральности в данном объеме эта скорость не равна нулю, и электроны продолжат свое движение, что приведет в свою очередь к возрастанию положительного заряда и к движению электрона в обратную сторону. Таким образом возникают коллективные колебания в электронной плазме. Совокупность валентных электронов может принимать определенные порции энергии, соответствующие некоторому дискретному уровню возбуждения данного твердого тела. Эти порции энергии можно рассматривать как своего рода квазичастицы— плазмоны. Время жизни плазмона не превышает 10 с. Для каждого металла (полупроводпика и диэлектрика) характерна определенная величина энергии плазмона, поэтому потери энергии электронов на возбуждение плазмонов называют характеристическими или плазменными потерями (рис. 19.4), [c.427]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология