ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ НАНОКЛАСТЕРОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ГРАФИТА
Борман В.Д., Пушкин М.А., Тронин В.Н., Троян В.И.

Поступила в редакцию: 28 Июля 2009

DJVU (416.5K)

PDF (1054.7K)

Представлены результаты экспериментального исследования электронных свойств нанокластеров переходных ( Cr, Co, Ni) и благородных ( Cu, Au) металлов на поверхности высокоориентированного пиролитического графита методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Получены зависимости изменения энергии связи Δ E_b, энергий начального Δ E_i и конечного Δ E_f состояний остовных электронов атомов нанокластеров, а также собственной ширины γ и индекса сингулярности α фотоэлектронных линий от размера кластеров d. Обнаружено качественное различие поведения зависимостей Δ E_i(d) и α(d) для двух групп металлов, Ni, Cr и Co, Cu. Поведение энергии конечного состояния (Δ E_f<0) и ширины линии (Δγ>0) одинаково для кластеров всех исследованных металлов. Показано, что заметный вклад в E_i оказывает перенос валентных электронов на границе раздела кластер-подложка, вызванный контактной разностью потенциалов. Определено значение нескомпенсированного заряда, приходящегося на один нанокластер, в зависимости от его размера и числа атомов в кластере. Зависимость Δ E_f(d) обусловлена кулоновской энергией заряженного кластера и ослаблением электронной экранировки, которое для исследованных металлов оказывается различным. Уширение фотоэлектронных линий определяется распределением кластеров по размерам и ослаблением электронной экранировки в конечной ферми-системе. Асимметрию спектров остовных уровней нанокластеров удается объяснить в рамках явления возбуждения электрон-дырочных пар вблизи уровня Ферми. Рассмотрено влияние структуры плотности электронных состояний d-зоны переходных металлов на асимметрию фотоэлектронных линий и сделан вывод о качественном изменении структуры плотности состояний вблизи уровня Ферми при уменьшении размера нанокластеров. Полученные результаты свидетельствуют о том, что поведение электронной подсистемы кластеров исследованных d-металлов в диапазоне размеров 2-10 нм близко к поведению нормальной ферми-системы.