Astašauskas, V. (2019). Emission of low energy electrons from solid surfaces studied by means of spectroscopy with individual as well as correlated electrons [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2019.31901
Emission von niederenergetischen Elektronen von Festkörperober ächen durch Spektroskopie unter Zuhilfenahme von Individuellen sowie Korrelierten Elektronen. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchung der Sekundärelektronenemissionsprozesse in Festkörpern mit Hilfe verschiedener Methoden, welche auf Einzelund Doppelelektronenspektroskopie basieren. Herkömmliche Methoden wie die Re exionselektronenenergieverlustspektroskopie (REELS), die Flugzeitspektroskopie (TOF) werden in Kombination mit der, hier zum ersten Mal präsentierten, Sekundärelektronen- Elektronenenergieverlustspektroskopie sowie der sehr niederenergetischen inelastische Elektronenbeugung (IVLEED) Methoden eingesetzt. Es erfolgt eine detaillierte Beschreibung des gesamten Versuchsaufbaus zusammen mit dem Messverfahren und der Erläuterung der verwendeten Datenauswertung. Es wird eine Methode vorgestellt, mit der ein vollständiger Satz elektronischer Strukturparameter (Elektronena nität, inneren Potential, optischen Konstanten, unelastischen mittleren freien Weglänge) abgerufen werden kann - welche zur Untersuchung der Elektronenemissions benötigt wird. Weiters wird gezeigt, dass diese Methode für amorphes SiO2 gut funktioniert. Das innere Potential eines geschichteten Elektronengasmaterials - hochorientierter pyrolytischer Graphit (HOPG) - wird unter Bragg-Re exion in zwei verschiedenen Geometrien gemessen und weist signi kante Abweichungen auf. Dies weist darauf hin, dass das Snelliussches Brechungsgesetz für Elektronen im Fall geordneter Materialien überdacht werden sollte. Weiters wird ein einfaches Sekundärelektronenemissionsmodell vorgestellt, auf dessen Grundlage eine Monte-Carlo- Berechnung durchgeführt wird. Die Ergebnisse zeigen eine gute qualitative Übereinstimmung mit den SE2ELCS-Messungen an HOPG. Die SE2ELCS-Messungen zeigen experimentell die Emission von Sekundärelektronen durch aufeinanderfolgende Markov artige Einzelplasmonanregung. Im Fall von HOPG werden die Messungen in Bragg-Re exion durchgeführt, wodurch die vollständige Entwicklung der Elektronenemission beobachtet werden kann. Der Vergleich mit Messungen an glasartigem Kohlensto ermöglicht es die Auswirkungen welche die Struktur auf das Ergebniss hat zu untersuchen. Die IVLEED-Messungen bieten eine neue Möglichkeit, die Art und Weise der Energieverluste zu Untersuchen, welche durch Plasmonanregung in HOPG auftreten und letztendlich zur Emission von Sekundärelektronen hauptsächlich durch den Zwischenschichtzustand führen. Die Form, Position und Ansatz von Piund Pi+Sigma- Plasmone korrelieren eindeutig mit der Erfüllung der Bragg- Bedingung und zeigen, dass die Wellenfunktion des auftre enden Elektrons im Feststo für Energien in der Bandlücke von HOPG stark gedämpft ist.
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The work is focused on studying the secondary electron emission processes in solids with the help of several methods, based on single and double electron spectroscopy. Conventional methods, such as re ection electron energy loss spectroscopy (REELS), time-ofight spectroscopy (TOF) is used in combination with secondary electron-electron energy loss spectroscopy and, presented for the rst time, inelastic very low energy electron di raction (IVLEED) methods. The detailed description of the whole experimental setup is given together with the measurement procedure and the explanation of the employed data evaluation. A method to retrieve a full set of electronic structure parameters that are needed to study electron emission - band gap, electron a nity, inner potential, optical constants, inelastic mean free path, is presented and is shown to work well for amorphous SiO2. The inner potential of a layered electron gas material - highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) is measured in Bragg re ection in two di erent geometries and shows signi cant discrepancies, indicating that Snell's law for electrons should be revised in the case of ordered materials. A simple secondary electron emission model is presented, based on which a Monte Carlo calculation is performed. The results show a good qualitative agreement with the SE2ELCS measurements on HOPG. The SE2ELCS measurements experimentally show the emission of secondary electrons through successive Markov-type single plasmon excitation. In the case of HOPG, the measurements are performed in Bragg re ection, allowing one to observe the full development of electron emission and are compared with the measurements on glassy carbon, allowing to study how structure a ects the results. The IVLEED measurements provide a novel way of looking at the way losses occur through plasmon excitation in HOPG and eventually lead to emission of secondary electrons mainly through the interlayer state. The shape, positions and the onsets of the and + plasmons are clearly seen to correlate to the ful llment with the Bragg condition and show that the wave-function of the impinging electron is strongly damped in the solid for energies in the bandgap of HOPG.
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Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers