IV - BOB. MIKRO- VA NANOMATERIALLARNING SIRTINI

91 
IV - BOB. MIKRO- VA NANOMATERIALLARNING SIRTINI 
TEKSHIRISHDA FOTONLAR VA IONLAR OQIMIDAN FOYDALANISH 
4.1. Fotoelektronlar spektroskopiyasi 
Qattiq jism yuzasiga fotonlar oqimi kelib tushganda undan elektronlar uchib 
chiqishi kuzatiladi. Bu hodisa fotoeffekt deb ataladi. Bu elektronlarning energiya 
bo‘yicha taqsimotini tahlil qilish orqali yuzalarning holati to‘g‘risida qimmatli 
ma’lumotlar olish mumkin. Olinishi lozim bo‘lgan ma’lumotning turiga qarab har 
xil to‘lqin uzunlikdagi (chastotali) yorug‘lik nurlaridan foydalanish mumkin. 
Bunda albatta fotonlarning energiyasi (

=h

) elektronlarning chiqish ishiga (A=e

) 
teng yoki undan katta bo‘lishi kerak. Shuning uchun ham fotoelektronlarning 
spektroskopiyasida asosan ultrabinafsha (h

3

50эВ) va rentgen (h

50

2000эВ) 
nurlar ishlatiladi. (Ichki fotoeffekt hodisalarga asoslangan usullarda infraqizil va 
ko‘zga ko‘rinuvchi nurlardan foydalaniladi.) 
Kvant (foton) larning energiyasi juda kichik qiymatga ega bo‘lganligi uchun 
ularni Joullarda emas, balki elektron-voltlarda o‘lchash qulaydir (1эВ = 1,6

10
-19 
Ж).
Kvantning 
elektron-voltlarda 
ifodalangan 
energiyasi 
bilan 
uning 
nanometrlarda o‘lchangan to‘lqin uzunligi orasidagi quyidagi bog‘lanish mavjud: 

= h

= hc/

= 1236/

. (4.1) 
Masalan, binafsha nurlar uchun 

= 380 nm ligi ma’lum bo‘lsa, bu 
nurlarning har bir kvantining energiyasi 


= 1236/380 = 3,25 эВ bo‘ladi. 
Elektromagnit to‘lqinlarning chastotasi ( yoki to‘lqin uzunligi 

= c/

elektromagnit nurlanishning asosiy xarakteristikasi bo‘lib hisoblanadi. 
Bir xil chastotali (to‘lqin uzunlikli) nurlar dastasi monoromatik nurlar 
deyiladi. Birlik vaqt ichida birlik yuzadan o‘tayotgan monoxromatik fotonlar 
oqimi F orqali nurlanish intensivligi N
q
ni qo‘yidagi formula yordamida aniqlash 
mumkin: 
N
q
= F/h

(4.2) 

92 
Biz 
ushbu 
bo‘limda asosan ultrabinafsha nurlarning elektron 
spektroskopiyasini ko‘rib o‘tamiz. Bu usul qattiq jismning yuza qismida valent 
elektronlarning energetik taqsimoti haqida bevosita ma’lumot bera oladigan 
yagona usuldir. 
Yuzalarni diagnostika qilishda zond sifatida ishlatiladigan zarralarning 
orasida fotonlar yuza xususiyatlariga eng kam ta’sir qiladigan zarradir. Bunga 
sabab, birinchidan, fotonning impulsi juda kichik, ikkinchidan u neytral zarra 
bo‘lganligi uchun yuzalarning zaryadlanib qolishiga bog‘liq bo‘lgan jarayonlar 
keskin kamayadi. Fotonlardan foydalanishning salbiy tomonlari ham bor. Kerakli 
diapazonda fotonlarning kuchli intensivlikka ega bo‘lgan oqimini olish juda 
qiyin.Bundan tashqari ikkilamchi zarralarni hosil qilish effekti juda kam. Shuning 
uchun yuza qatlamlardan chiqayotgan signallar juda kichik bo‘ladi. Ammo 
sezgirligi yuqori bo‘lgan zamonaviy detektorlardan foydalanib bunday signallarni 
katta aniqlik bilan qayd qilish mumkin. Asosan foto-elektron va foto-foton
emissiyaga asoslangan usullar ko‘p qo‘llaniladi. (4.1-rasm). Yuzaga tushayotgan 
va undan qaytayotgan fotonlarning to‘lqin uzunliklariga qarab to‘rtta guruhga 
ajratish mumkin: infra-qizil (IQ), ko‘zga ko‘rinadigan, ultrabinafsha(UB) va 
rentgen nurlari.
4.1.-rasm. Fotonlar bilan nurlantirishga asoslangan usullar: UBES-ultrabinafsha 
nurlar fotoelektron spektroskopiyasi; RFES- rentgen nurlar FESi; KAES- 
kimyoviy analiz uchun elektron spektroskopiya; NKS- nurlarning 
kombinatsion sochilishi; RFS- rentgen-foton spektroskopiyasi. 

93 
 
Bu usul orasida quyidagilarni alohida ta’kidlash mumkin: 
1.IQ-yutilish. Bunda IQ fotonlar yuzaning monomolekulyar tebranma holatni 
vujudga keltirish mumkin: IQ ning bu tebranishlardan yutilishini analiz qilib yuza 
qatlamning molekulyar tuzilishi haqida ma’lumot olinadi. Yarim o‘tkazgichlarda 
va dielektriklarda IQ nurlar yutilishi natijasida donor sathlardan o‘tkazuvchanlik 
zonasiga, valent zonadan akseptor sathlarga elektronlar o‘tishi ro‘y beradi. Bu esa 
donor va akseptor sathlarning energetik holatini aniqlash imkonini beradi. 
2. Ko‘zga ko‘rinuvchi nurlar diapazonida ellipsometriya va nurlarning 
kombinatsion sochilishi (NKS) usullari qo‘llaniladi. Ellipsometriya metodida 
yuzaga yaxshi kontrol qilinadigan nurlar dastasi yuboriladi va uning qaytishida 
qutblanish fazasining o‘zgarishi analiz qilinadi. Bunda yuzaning holati to‘g‘risida 
ma’lumot sindirish ko‘rsatkichini o‘lchash orqali olinadi. NKS metodi, yorug’lik 
material bilan ta’sirlashishi natijasida har xil o‘tishlarning vujudga kelishiga 
asoslangan. Sochilayotgan fotonlar bunday o‘tishlar natijasida o‘z energiyasini 
oshirishi yoki kamaytirishi mumkin. Emissiyalangan fotonlar chastotalarining 
o‘zgarishini analiz qilib, tekshirilayotgan jism yuzasi to‘g‘risida ma’lumot olinadi. 
3. UB-yutilish. Bu usul ko‘proq yuza va yuza osti qatlamlarida 
elektronlarning energetik taqsimoti haqida eng aniq ma’lumotlar bera oladi. Bu 
usul yordamida yuza qatlamlarning zonaviy tuzilishi va zona parametrlari 
aniqlanadi. 
4. Rentgen-foton spektroskopiyasi. Rentgen nurlar ta’sirida jismdagi 
atomlarning elektronlari bir satxdan ikknchi satxga o‘tadi. Bunda koldik energiya 
nurlanish (foton) hosil qilishi mumkin. Bu nurlanishlarning chastotalari va 
intensivliklarini analiz kilib yuza holati to‘g‘risida juda kerakli ma’lumotlar 
olinadi. 
Foto-elektron emissiyaga asoslangan metodlar juda ko‘p. Ularning eng 
asosiylari:
1. Ultrabinafsha fotoelektronlarning spektroskopiyasi (UBES).
Yuzalardan
ultrabinafsha nurlar ta’sirida uchib chiqqan elektronlarning energiya bo’yicha 
taqsimlanishi analiz qilinadi. UBES valent zonasidagi elektronlarning energiya 

94 
bo‘yicha taqsimoti (spektri) haqida to‘g‘ridan-to‘g‘ri informatsiya beradi. Bundan 
tashqari zonalarning parametrlarini (kengligi, Fermi sathining o‘rni, zonalarning 
egilishi va boshqalar) aniqlashga imkon beradi. 
2. Rentgen fotoelektronlarning spektroskopiyasi (RFES).
Bu metod valent 
zona va undan pastda joylashgan elektron sathlar to‘g‘risida ma’lumot bera oladi. 
3. Kimyoviy analiz uchun elektron spektroskopiya (KAES).
Bu metod OES 
metodiga o‘xshash. Bunda pastki elektron sathlardagi bo‘sh o‘rinlar elektron 
ta’sirida emas, rentgen nurlari ta’sirida hosil qilinadi (II-bobga qarang). KAES-
yordamida material yuzasining elementar va kimyoviy tarkibi, atomlarning 
konsentratsiyalari aniqlanadi. 

Download 4,13 Mb.