Вплив електронної структури нанокластерів на квантовий вихід фотоемісії магнієвих стопів

В. Г. Ткаченко, І. М. Максимчук, А. І. Кондрашев, І. І. Шуляк

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Академіка Кржижановського, 3, 03142 Київ, Україна

Отримана: 07.10.2003. Завантажити: PDF

Наведено перші експериментальні докази дифузійної кластеризації структури в сегрегованих ГЩУ-твердих розчинах і евтектичних сплавах на основі магнію. Методами рентгенівської фотоелектронної спектроскопії досліджено електронну структуру ГЩУ-Mg та його сплавів з 2% Ва (Mg$_{0,94}$Ba$_{0,06}$) і 5% Ва (Mg$_{0,75}$Ba$_{0,25}$). Спектроскопічний аналіз валентної полоси і енергетичних рівнів внутрішніх електронів в РФЕ-спектрах якісно узгоджується з більш точними теоретичними (квантово-механічними) розрахунками ГЩУ-структур Mg$_{16}$Ba$_{2}$ і Mg$_6$Ba$_2$, виконаними лінеаризованим методом приєднаних плоских хвиль (FLAPW) з повним наближенням для кристалічного потенціалу на основі запропонованої моделі нанокластерів, які розташовані на структурних дефектах в сегрегаційних скупченнях (типу зон Гіньє—Престона). Зміна тонкої структури РФЕ-спектрів, поява хімічних зсувів в Оже-електронних спектрах та підсилення парамагнітної сприйнятливості Mg—Ba сплавів показують, що Ва, як легуючий елемент, ліквідує мінімум на кривій щільності електронних станів $N(E)$, характерний для легких металів IIA підгрупи, де відбувається крихкий перехід, і підвищує локальну густину зв’язаних станів поблизу поверхні Фермі ($E_{F}$). Легування ГЩУ-Mg барієм супроводжується гібридизацією хімічного зв’язку з утворенням більш стійких $s$-, $p$-, $d$- електронних конфігурацій кластерів, що відповідають за формування на структурних дефектах емісійно-активних центрів і підвищують стабільний квантовий вихід фотоемісії. Висока квантова ефективність сплавів Mg—Ba в ближній УФ-області спектру пояснюється поверхнево-об’ємним характером зовнішнього фотоефекту для евтектичних сплавів з кластеризованою структурою, що проявляє ефективну (на структурних дефектах) взаємну розчинність компонентів (Mg і Ba).

Ключові слова: фотоемісія, робота виходу, кластеризація структури, електронна структура.

PACS: 61.46.+w, 62.25.+g, 62.40.+i, 71.15.Ap, 73.30.+y, 79.60.Jv

Citation: V. G. Tkachenko, I. M. Maksymchuk, A. I. Kondrashev, and I. I. Shulyak, Influence of Electronic Structure of Nanoclusters on a Quantum Yield of Photoemission of Magnesium Alloys, Usp. Fiz. Met., 5, No. 3: 313—344 (2004) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.05.03.313


Цитована література (28)  
  1. V. G. Tkachenko, I. N. Maksimchuk, V. V. Shklover et al., Appl. Phys. A, 62: 285 (1996). Crossref
  2. В. И. Трефилов, В. Г. Ткаченко, И. Н. Максимчук, В. В. Шкловер и др., Докл. РАН, 340, № 1: 48 (1995).
  3. В. И. Трефилов, В. Г. Ткаченко, И. Н. Максимчук и др., Докл. РАН, 340, № 2: 185 (1995).
  4. V. G. Tkachenko, Physical Fundamentals of Forming and Recovery of Properties of Rare Metals, Light and Precise Alloys (Kiev: Naukova Dumka: 1996) (in Russian); V. G. Tkachenko, Strength Physics of Less-Common Metals and Their Alloys (London: Cambridge Int. Sci. Publish.: 2002) (ISBN 189-832-6576) (in press).
  5. Н. А. Собoлева, Итоги науки и техники (Москва: 1976), т. 6, с. 5.
  6. R. S. Busk, J. Metall/Trans. AIME, 4, No. 2: 207 (1952).
  7. В. К. Григорович, Металлическая связь и структура металлов (Москва: Наука: 1988).
  8. А. П. Шпак, А. М. Кордубан, В. В. Трачевский, Н. С. Слободяник, Теоретическая и экспериментальная химия, т. 36, № 5: 267 (2000).
  9. P. Blaha, K. Schwarz, and J. Luitz, A Full Potential Linearized Augmented Plane Wave Packed for Calculating Crystal Properties (Wien: Karlheinz Schwarz–Techn. Universität: 1999).
  10. V. G. Bar’yakhtar, A. N. Timoshevski, V. K. Soolshenko, and A. N. Yaresko, J. Magnetism and Magnetic Materials, 140–144: 115 (1995). Crossref
  11. V. G. Tkachenko, V. A. Tatarenko, I. I. Schuljak et al., Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 23, No. 3: 367 (2001).
  12. V. G. Tkachenko, D. M. Levin, V. I. Trefilov et al., Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 23, № 5: 699 (2001).
  13. В. Г. Ткаченко, А. И. Кондрашев, В. И. Лазаренко и др., Докл. РАН, 367, № 5: 632 (1999).
  14. L. E. Davies et al., Handbook of Auger Electron Spectroscopy (Physical Electronics Division, Perkin-Elmer Corp. USA: 1978).
  15. Ю. Н. Веснин, Химия в интересах устойчивого развития, № 8: 61 (2000).
  16. В. В. Немошкаленко, В. Н. Антонов, В. Т. Алешин, Электронная структура металлов их сплавов и интерметаллических соединений (Киев: Наук. думка: 1979), с. 3.
  17. В. Н. Бугаев, Н. К. Лашук, В. А. Татаренко, В. Г. Ткаченко, В. И. Трефилов, Металлофизика, 8, № 5: 33 (1986).
  18. B. Noble, S. J. Harris, and K. Dinsdale, J. Mater. Sci., 17: 461 (1982). Crossref
  19. V. G. Tkachenko, I. N. Maksimchuk, V. V. Friezel et al., Int. J. Hydrogen Energy, 21: 1091 (1996). Crossref
  20. V. G. Tkachenko, I. N. Maksimchuk, L. I. Kolesnic et al., Int. J. Hydrogen Energy, 21, No. 11/12: 1105 (1996). Crossref
  21. V. M. Bugaev, V. A. Tatarenko, V. G. Tkachenko, and I. N. Maksimchuk, Int. J. Hydrogen Energy, 24: 135 (1999). Crossref
  22. J. C. Bruyere et al., Thin Solid Films, 221, No. 1–2: 65 (1992). Crossref
  23. V. G. Tkachenko, I. I. Shuljak, A. M. Strutinsky et al., Int. J. Hydrogen Energy (2002) (in press).
  24. R. Nesper and G. J. Miller, J. Alloys and Compounds, 197: 109 (1993). Crossref
  25. P. Hausler et al., Mater. Sci. and Eng., A133: 115 (1991). Crossref
  26. Г. В. Лашкарев, Магнитная восприимчивость твердых тел, не обладающих магнитным порядком (Препринт ИПМ НАНУ 97-7, Киев) (1997).
  27. Т. М. Лифшиц, Н. Г. Кокина, Н. М. Политова, Радиотехника и электроника, 5, № 8: 1267 (1960).
  28. V. G. Tkachenko, I. N. Maksimchuk, and V. V. Shklover, Physical Principles for Creation of High Current Pulsed Photoemitters with Laser Excitation on the Base of Binary Metallic Alloys (Preprint 94-10, Kiev) (1994).
Цитується (2)
  1. A.A. Abramov and V.G. Tkachenko, Ukr. J. Phys. 62, 961 (2017).
  2. V. G. Tkachenko, Usp. Fiz. Met. 10, 103 (2009).