反射式高能電子衍射(Reflection High-Energy Electron Diffraction,簡稱RHEED)是高能電子衍射的一種工作模式。它將能量為10~50keV的單電子束掠入射 (1°~3°)到晶體表面,其反射束帶有晶體表面信息,并呈現于熒光屏。
原理
RHEED反射式高能電子衍射將能量為10~50keV的單能電子掠射 (1°~3°)到晶體表面,其反射束帶有晶體表面信息,并呈現于熒光屏。當入射電子束與晶面簇的夾角θ、晶面間距和電子束波長λ三者之間滿足布喇格公式時,則沿此晶面簇對入射束的反射方向有衍射束產生,從而得到表面結構的全部信息。
特點
1. RHEED入射束與衍射強度大,不易受外界干擾,熒光屏不需加高壓。樣品正面有較大的空間,有利于分子束外延生長(Molecular Beam Epitaxy,簡稱MBE)的原位檢測。
2. RHEED采用高能電子,因此可以形成亮度高且細的聚焦束,所得的衍射譜線有較高的亮度和銳度,進而實現地監測,得到全部結構信息,且度較高。
3. RHEED可以進行二維分析,也可以進行三維分析,可通過改變掠入射角從而改變電子束穿透深度,以獲得深度信息。
4. RHEED通過轉動樣品可以直接測得沿倒易桿強度變化。
5. RHEED不僅可以實現表面結構分析,也可用于觀察表面形貌和缺陷。
6. RHEED除了用于單晶,還可以用于多晶,孿晶,無定形表面及微粒樣品的表面結構分析。
應用
反射式高能電子衍射得到廣泛運用是與分子束外延(MBE)技術發展有關。它可用于原位觀察外延薄膜生長情況,為改進生長條件提供依據。反射高能衍射具有較高的表面靈敏度(10~40埃),但它不僅限于作單晶表面結構分析,也可用于多晶、孿晶、無定形表面及微粒樣品的表面結構分析。也可用來作物相鑒定、測定晶體取向和原子位置。此外,電子衍射可以用來測定晶體的空間群。
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