Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB

2 Grundlagen und Messmethoden
ν= π
ν
ν= 0
π
1
〈lEl 2 〉
k 0 k H
k 0 k H
Phase ν
R
0
Adsorbat Substrat
–20 0 20 40 60
Δθ ( μrad)
Reflektivität R
e –
ћω
A +
0
Adsorbat Substrat
〈lEl 2 〉
Abb. 2.15 Links: Stehendes Röntgenwellenfeld mit Phase ν = π. Mitte: Reflektivität
R der Bragg-reflektierten Welle und Phase ν in Abhängigkeit von ∆θ =
θ − θ B . Rechts: Stehendes Röntgenwellenfeld mit Phase ν = 0 und durch
Anregung ausgesendete Sekundärsignale der angeregten Oberflächenadsorbatatome.
Bei den Sekundärsignalen handelt es sich um Fluoreszenz,
Photoemission oder Ionendesorption. (aus [86])
Bragg-Winkel ∆θ verändert werden. In der linken Abbildung beträgt die Phase des
stehenden Röntgenwellenfeldes ν = π und die Bäuche befinden sich zwischen den
Beugungsebenen. Da sich die Adsorbatatome an einer Knotenposition und damit
an einer Position minimaler Intensität des stehenden Röntgenwellenfeldes befinden,
kommt es zu keiner Anregung der Adsorbatatome durch die Absorption von Photonen.
Die Situation ändert sich in der rechten Abbildung, in der die Phase des
stehenden Röntgenwellenfeldes ν = 0 beträgt und sich die Bäuche des Wellenfeldes,
also die maximale Intensität der Röntgenstrahlung, auf den Beugungsebenen des
Substrates und an der Position der Adsorbatatome befinden. Dadurch kommt es
zu einer maximalen Anregung der Adsorbatatome und infolgedessen zur Emission
von inelastischen Sekundärsignalen, wie Photoelektronen, Fluoreszenz oder sogar
zur Desorption der Adsorbatatome.
Wird in einem XSW-Experiment ein zur atomaren Absorption proportionales inelastisches
Sekundärsignal in Abhängigkeit der Intensitätsverteilung des stehenden
Röntgenwellenfeldes aufgenommen, die über die genaue Kenntnis der Phase ν anhand
der gemessenen Bragg-Reflektivität bezogen auf die Beugungsebenen bekannt
ist, erhält man durch die Beobachtung der Änderung des inelastischen Sekundärsignals
direkte Strukturinformationen über das absorbierende Element. Die XSW-
Methodik umgeht damit das sogenannte Phasenproblem der Kristallographie, indem
sie die bekannte Struktur des Kristalls, der das stehende Wellenfeld erzeugt, als
Referenz verwendet und dadurch die Amplitude und Phase der (hkl)-ten Fourier-
Komponente der in die primitive Einheitszelle des Substrats projizierten atomaren
Verteilungsfunktion des untersuchten Elements bestimmt. Dies wird im Folgenden
gezeigt.
Die normierte Intensität am Ort r des stehenden Röntgenwellenfeldes ergibt sich
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