close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Руководство пользователя;pdf

код для вставкиСкачать
ХАРАКТЕРИСТИКА d‐И f‐ СОСТОЯНИЙ В ИНТЕРМЕТАЛЛИДАХ
GdNi5‐XCuX МЕТОДОМ РЕЗОНАНСНОЙ ФОТОЭМИССИИ
В.И. Гребенников, Т.В.Кузнецова, А. Г. Кучин
ИФМ УрО РАН, Екатеринбург
1
Мотивация
• Соединения на основе RNi5: магнитотепловые, стрикционные, магниторезистивные приложения, хранение атомарного
водорода .
Нас интересует
• Взаимодействие d и f – состояний в валентной полосе GdNi5–xCux
• Взаимодействие СИ с компонентами GdNi5–xCux , эволюция и
распад сильно возбужденных состояний , сопровождающийся
эмиссией электронов
• Долгоживущие возбужденные состояния. Эффекты спиновой
поляризации.
• Измерение характеристик одноэлектронных и двухчастичных
состояний, энергии внутриатомного отталкивания электронов.
2
Спектры GdNi5–xCux, (x = 0, 1, 2); нерезонансная энергия фотонов 400 эВ
Оптическая проводимость
Ni3d
Gd 4f
XPS
x=0
1
GdNi5–xCux
Cu3d
2
0 2 4 6 эВ
Ю.В. Князев и др. 2009
DOS GdNi5
-10
-5
Е, эВ
Энергия
связи, эВ
0
•С ростом концентрации меди x в валентной полосе
появляется Cu3d пик 3.5 эВ и убывает Ni3d пик 1 эВ
‐8 ‐6 ‐4 ‐2 0 2 4 6 эВ
3
Прямая и резонансная ФЭ
ФЭ во 2‐м порядке
Прямая ФЭ.
Одна дырка в ВП
|0>+hf → |V> + e
Возбуждение 2p‐дырки.
Спектр поглощения XAS
|0>+hf → |2p3d *>
Упругий канал.
Одна дырка в ВП
|0>+hf → |2p3d *>
→ |V> + e
Неупругий канал.
Две дырки в ВП
|0>+hf → |2p3d *>
→ |3d* VV> + e
4
Резонансная фотоэмиссия на Gd M4, 5 крае
XAS
15
а
GdNi3Cu2
Gd M4, 5 края рентгеновского
поглощения. Спин‐орбита 29 эВ
10
5
0
40
3d4f расщепление до 7 эВ
1180
1190
1200
1210
1220 hf,
эВ
3
б
2
XPS
30
1
вклады от Ni и Cu (пики 1 и 3.5 эВ) неизменны
0
20
-10
-5
0
энергии фотонов hν (снизу вверх) 1175, 1181, 1182, 1183 и 1184 эВ.
10
0
-10
-5
эВ эВ
Энергия Е,
связи,
0
Рост Gd 4f пика в 350 раз
5
Две причины резонансного усиления Gd
1. Малый радиус остовной 3d волновой ф. (отн. валентной 4f ) делает (hf= 1200 эВ) сечение |0>+hf → | 4f > + e << сечения |0>+hf → |3d 4f*> → | 4f > + e.
2. Отбор по спину:
все Gd 4f↑ заняты и все Gd 4f↓ ‐‐→ возбуждение |3d↓ 4f ↓*>, только 4f ↓* электрон заполняет дырку, порождая упругий канал рассеяния
(остальные семь 4f↑ не подходят по спину ‐‐→ | 4f ↓*4f↑4f↑ > + e
запрещено). 6
«Гигантский» 4d резонанс
Gd N4, 5 край рентгеновского
поглощения (переход 4d → 4f)
Нормированные на площадь
XPS при энергиях фотонов hf : 1: до – 143.5 эВ, 2: после – 180 эВ и 3: при резонансе – 148.5 эВ.
7
Ni и Cu L2, 3 края поглощения
3,0
XAS
2,5
2,0
GdNi3Cu2
Ni
2р3/2 2р1/2
Cu
2р3/2 2р1/2
1,5
Сателлиты. Нет
экранирования
1,0
850
870
890
910
930
950
hf, эВ
•Незаполненные 3d‐состояния определяют величину пика поглощения и
вес экранированного конечного состояния.
•На никеле они есть, на меди‐ нет.
8
Cu и Ni 2p→3d резонанс
GdNi3Cu2
1
b
XPS
XPS
a
2
GdNi5
a
1
a
a
2
3
4
3
-20
-15
-10
-5
0
-20
Е, эВ Энергия связи, эВ
-15
-10
Е, эВ
-5
0
Cu L3 край, энергия возбуждения:
1 ‐ 931 эВ, 2 ‐ 932 эВ, 3 ‐ 935 Эв
Ni L3 край, энергия возбуждения:
1‐ 849 эВ, 2‐ 852 эВ, 3‐ 856 эВ, 4‐ 866 эВ
Двойная (a‐ 14 эВ и b‐ 11 эВ) оже‐линия
Однопиковая (a‐ 6.5 эВ) оже‐линия
Энергия появления оже‐линии = энергии двух одиночных дырок + U (внутриатомное отталкивание). U(Cu) = 7 эв, U(Ni) = 6 эв
9
Выводы
• Спектры поглощения и резонансной ФЭ на Gd M4,5 и N4,5
краях, на L2,3 краях никеля и меди в GdNi5‐xCux (x=0,1,2).
• Энергия Ni 3d – 1 эВ, Cu 3d – 3.5 эВ , Gd 4f − 8.5 эВ.
• Виртуальное возбуждение 3d ↔ 4f на Gd M5 крае
увеличивает Gd 4f фотоэмиссию из ВП в сотни раз. • В ПМ с почти заполненной 3d‐оболочкой ‐ неупругая ФЭ
|0>+hf → |2p3d *> → |3d* VV> + e измеряет двухчастичные
возбуждения.
• Энергия внутриатомного хаббардовского отталкивания
U (Cu) = 7 эВ и U(Ni) = 6 эВ
10
11
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа