Refleksiyon
yüksek-enerji elektron difraksiyon (RHEED), katı cisimlerin yüzey
yapısının incelenmesinde kullanılan bir metottur; yüzey tarafından grazing
açılarda (demet ve ayna arasındaki açıdır, göz açısı da denir) elastik olarak
saçılan 5-100 keV enerjili elektronların difraksiyon paternlerinin analizine
dayanır.
RHEED'de yüzey yapısına duyarlılık, birincil demetin 1-5º
'lik küçük bir grazing açısında incelenerek yüzey üzerine düşmesi ve yalnızca
küçük açılı difraksiyon demetlerin algılanmasına bağlıdır. Sonuç olarak,
serbest yol boyunca elektronlar ince yüzey bölgesinde kalırlar. Örneğin, 50-100
keV enerjili elektronlar, ortalama serbest yol 100 nm, gelme açısı yaklaşık 10
olduğunda 1 nm'den daha düşük bir derinliğe nüfuz eder.
Şekilde, RHEED ile yüzey çalışılması deney düzeneği
görülmektedir; bir elektron tabancasından gelen yüksek enerjili elektron
demeti, numunenin yüzeyini syırır ve difraksiyona uğrayan elektron demetleri
flüoresan ekranda, RHEED paternini oluşturur. Şekilde verilen örnek atomik
olarak temiz Si(111)7×7'nin RHEED paternidir. Örnek tutucu, farklı azimuthal
yönlerden RHEED desenleri elde etmek için numunenin döndürülmesini sağlayan bir
platform üzerine yerleştirilir.
RHEED metodu çeşitli amaçlarla kullanılabilir:
1. Yüzeyin yapısal kusursuzluğunun kalitatif
değerlendirilmesi, iyi düzenlenmiş bir yüzey, net parlak yansımalar ve düşük
arka planlı bir RHEED paterni verir.
2. Difraksiyon paterni geometrisinden yüzeyin karşıt latisi
tayin edilir.
3. Yüzeyin atomik yapısı tayin edilir (deneyde elde edilen
etkiler ile yapısal modeller için hesaplanan birincil elektron demetinin geliş
açısı üzerindeki difraksiyon refleksiyon şiddetinin etkisinin
karşılaştırılmasıyla).
4. Yüzeyde oluşan üç-boyutlu islandların yapısı tayin edilir.
5. Difraksiyon demetinin salınım şiddeti değerlerin
kullanılarak epitaksiyel filmlerin tabakalı büyümesi (atomik hassaslıkta)
kontrol edilir.
RHEED eipman düzeneği ve Si(111)7×7 yüzeyin RHEED imajı
