כימות של ריכוזי מימן שכבות חיצוניות ואת ממשק חומרים בתפזורת באמצעות פרופיל עומק עם ניתוח תגובה גרעיני

Summary

אנו להדגים את יישום ¹ H ⁽¹⁵ N, αγ) ¹² C ניתוח תגובה גרעיני תהודה (NRA) כדי להעריך את צפיפות כמותית של אטומי מימן על פני השטח, בהיקף, ותמורת שכבת interfacial של חומרים מוצקים. פרופיל עומק מימן משטח כמעט של Pd (110) גביש יחיד ושל SiO ₂ / Si (100) ערימות מתואר.

Abstract

ניתוח תגובה גרעיני (NRA) באמצעות H ¹ התהודה ⁽¹⁵ N, αγ) ¹² תגובה C היא שיטה יעילה מאוד של פרופיל עומק כי כמותית והן הלא הרסני מגלה התפלגות צפיפות מימן משטחים, בממשקים, ו בהיקף חומרים מוצקים עם רזולוצית עומק גבוה. הטכניקה חלה קרן ¹⁵ N יון של 6.385 MeV שמספקת מאיץ אלקטרוסטטי במיוחד מזהה את איזוטופ H ¹ במעמקים עד כ 2 מיקרומטר מפני שטח היעד. כיסויי H Surface נמדדים עם רגישות לפי הסדר ~ 10 ¹³ סנטימטרים ^-2 (~ 1% של צפיפות בשכבה אטומית אופיינית) ונפח H ריכוזי עם גבול גילוי של ~ 10 סנטימטרים ^{18 -3} (~ 100 ב. עמודים לדקה ). החלטת עומק המשטח הקרוב היא 2-5 ננומטר עבור שכיחות משטח-נורמלי ¹⁵ N יון על היעד ניתן לשפר לערכים מתחת ל -1 ננומטר עבור מטרות שטוחות מאוד על ידי adopטינג גיאומטרית ההיארעות מרעה שטח. השיטה היא מגוונת מיושם בקלות לכל חומר הומוגני תואם גבוה ואקום עם משטח חלק (לא נקבובי). חשמלית מטרות מוליכות בדרך כלל לסבול הקרנת אלומת יונים עם שפלה זניחה. quantitation מימן וניתוח מעמיק הנכון דורש ידע של הרכב היסודי (מלבד מימן) וצפיפות מסה של חומר היעד. במיוחד בשילוב עם שיטות ואקום גבוהות במיוחד להכנת יעד in-situ ואפיון, ¹ H ⁽¹⁵ N, αγ) ¹² C NRA הוא אידיאלי עבור ניתוח מימן משטחים שבשליטה אטומית וממשקי nanostructured. אנחנו exemplarily להפגין כאן את היישום של ¹⁵ N NRA במתקן מאיץ MALT טנדם מאוניברסיטת טוקיו (1) כמותית למדוד את כיסוי השטח ואת ריכוז עיקר מימן באזור הקרוב לפני השטח של H ₂ נחשף Pd(110) גביש יחיד, ו- (2) כדי לקבוע את צפיפות שכבת מיקום ועומק של מימן ליד הממשקים של סרטי SiO ₂ דקים על Si (100).

Introduction

ההמצאות בכל המקום של מימן כמו טומאה או כמרכיב של מגוון עצום של חומרים ואת העושר של תופעות אינטראקצית מושרה מימן להפוך חושפים חלוקת המימן באזור הקרוב לפני השטח ואת בממשקים קבורים של מוצקי משימה חשובה בתחומים רבים של בהנדסה ובמדעי חומר יסוד. בהקשרים בולטים כוללים מחקרים של ספיגת מימן בחומרי אחסון וטיהור עבור יישומי אנרגיה מהמימן, תא דלק, וידאו, צילום, קטליזה הידרוגנציה, שימור מימן embrittlement בהנדסת כור גרעינית ואיחוי, תופעות פעילות שטח נגרמת מימן בייצור צמיחת epitaxial ו מימן הקשורים בעיות אמינות חשמל בטכנולוגית התקן מוליך למחצה.

למרות הנוכחות בכל המקום שלה מ....

Protocol

תכנון 1. של ניסויים

1. זהה את קו הקורה מאיץ MALT של עניין בהתאם למשימה מדידה (BL-1E עבור מימן השטח, BL-2C עבור בתפזורת או מימן interfacial). צור מדען הסיוע (כרגע MW או KF) כדי לדון בפרטי מדידות NRA ו ההכנות הדרושות שלהם.
2. הורד טופס בקשת קורה זמן ולבחון את המועד האחרון להגשה באתר MALT ^31.
   הערה: מתקן MALT מזמין הצעות לפרויקטים חדשות בכל מרץ וספטמבר לקיץ (אפריל-ספטמבר) חורף (אוקטובר-מרץ) במונחי חצי שנה, בהתאמה.
3. כתוב את הצעת קרן הזמ....

Results

איור 4 מראה משטח כמעט NRA H פרופילים של H ₂ -exposed Pd (110) נמדד במערכת UHV BL-1E בטמפרטורה מדגם של 90 K בלחץ רקע H ₂ של 1.33 × 10 ^-6 אבא. האנרגיה השכיחה ¹⁵ N היון הוסבה חיטוט מעמיק באמצעות כוח העצירה של Pd (S = 3.90 keV / ננומטר). פרופיל הסמל הפתוח הושג לאחר מראש חשיפת Pd (110) מדגם 2,000 LH ₂ ב 145 K לגרום ספיגת המימן לתוך בתפזורת Pd ^15. פרופיל זה יכול ל.......

Discussion

איור 4 מדגים את ההבחנה היעילה לכמת משטח-adsorbed ממימן שקוע בתפזורת דרך ¹⁵ N NRA על הדוגמא של Pd (110) גביש יחיד במערכת BL-1E UHV. השחזור הגבוה של שיא H משטח בשלושה הפרופילים מעיד על האמינות של מדגם UHV in-situ כן לאופי שאינו הרסני של מדידת NRA. ההסכם כמוני של סיקור H שנקבע עם צפיפות הרוויה האטומית הצפויה להמשיך מציג את הדיוק של מדידת NRA. השוואה ההדוקה בין פרופילי NRA של H ₂ Pd טרום חשוף (110) (סימנים פתוחים) ואת שתי עקומות העירור ש.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
<חזק>חומר
גביש יחיד	SPL (מעבדת הכנת פני השטח), http://www.spl.eu/products.html, או כל ספק מתאים אחר	הזמנה שנעשתה לפי מפרט	דיסק, קוטר 9 מ"מ, (110) מכוון, מיושר ל < 0.5 מעלות או פחות, צד אחד מלוטש ל < חספוס 0.3 מ"מ, דגימה בהכנה עצמית
H2 גז	Joutou Gas Corporation, Ltd., יפן, http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html		(99.9995%), או כל ספק מתאים אחר
O2 גז	Joutou Gas Corporation, Ltd., יפן, http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html		(99.99%), או כל ספק מתאים אחר
gas	Joutou Gas Corporation, Ltd., יפן, http://www.jyotougas.co.jp/item/gas.html		(99.99995%), או כל ספק מתאים אחר
טנטלום / חוט	תאגיד נילקו, http://nilaco.jp/en/order.php	ת"א-411325	(99.95%), קוטר 0.3 מ"מ, או כל ספק מתאים אחר
אלומל / חוט	תאגיד נילקו, http://nilaco.jp/en/order.php	851266	קוטר 0.2 מ"מ, או כל ספק מתאים אחר
כרמל / חוט (כרומל)	תאגיד נילקו, http://nilaco.jp/en/order.php	861266	קוטר 0.2 מ"מ, או כל ספק מתאים אחר
<חזק>ציוד< / חזק>
3 keV אקדח הפצצה יונים רסטר ובקרה	VARIAN, http://www.eurovac.se/docs/varian1.htm	981-2046 ספק כוח, 981-2043 אקדח יונים	או מוצר שווה ערך של כל יצרן מתאים אחר
LEED-AUGER Optics	OCI, http://www.ocivm.com/spectrometer_bdl800ir.html	BDL600IR	או מוצר שווה ערך של כל יצרן מתאים אחר
ספקטרומטר מסה מרובע	שואב פייפר, http://www.pfeiffer-vacuum.com/	Prisma QMS 200	או מוצר שווה ערך של כל יצרן מתאים אחר
מטהר מימן פלדיום	כוח + אנרגיה בע"מ, http://www.powerandenergy.com	PE-3001	99.9999999% טוהר; מטהרי P+E H2 הם כעת העסק של SAES Pure Gases Inc., http://www.saespuregas.com/Products/Gas-Purifier/Hydrogen/Palladium-Membrane/Palladium-Purifier-PE2100.html