ساختار، خواص الکترونی و طیف اتلاف انرژی الکترون فیلم‌های نیترید فلز گذار

ما یک مطالعه کامل و انتقادی در مورد خواص الکترونیکی مونونیتراد های فلزات گروه IV-V-VI (‏TiN، ZrN، HfN، NbN، TaN، MoN، و خودتان)‏رشد یافته توسط تکنیک لیزر پالسی (‏PLD)‏ارائه می‌کنیم. ریز ساختار و چگالی فیلم‌ها توسط پراش اشعه ایکس (XRD) و بازتاب پذیری (XRR) مورد مطالعه قرار گرفته‌است، در حالی که خواص نوری آن‌ها توسط بازتاب طیفی در انتشار عمودی و طیف‌سنجی اتلاف انرژی الکترون بازتاب درجا (‏R – EELS)‏مورد بررسی قرار گرفته‌است. ما طیف R – EELS را برای همه TMN باینری گزارش می‌کنیم و ویژگی‌های آن‌ها (metal-d plasmon و N-p+ metal-d loss)‏را براساس محاسبات قبلی ساختار باند ab-initio شناسایی می‌کنیم. موقعیت‌های طیفی پیک اتلاف p + d به طور منطقی با توجه به پیکربندی الکترونی (‏یعنی اعداد کوانتومی مربوطه)‏فلز تشکیل‌دهنده گروه‌بندی می‌شوند. طیف R – EELS تعیین‌شده و گزارش‌شده را می توان به عنوان پایگاه‌داده مرجع برای آنالیز سطح در محل اصلی(in-situ) که در بیشتر آزمایشگاه‌ها انجام می‌شود، استفاده کرد.

We present a thorough and critical study of the electronic properties of the mononitrides of the group IV–V–VI metals (TiN, ZrN, HfN, NbN, TaN, MoN, and WN) grown by Pulsed Laser Deposition (PLD). The microstructure and density of the films have been studied by X-Ray Diffraction (XRD) and Reflectivity (XRR), while their optical properties were investigated by spectral reflectivity at vertical incidence and in-situ reflection electron energy loss spectroscopy (R-EELS). We report the R-EELS spectra for all the binary TMN and we identify their features (metal-d plasmon and N-p + metal-d loss) based on previous ab-initio band structure calculations. The spectral positions of p + d loss peak are rationally grouped according to the electron configuration (i.e. of the respective quantum numbers) of the constituent metal. The assigned and reported R-EELS spectra can be used as a reference database for the colloquial in-situ surface analysis performed in most laboratories.