Sampling depth of total electron and fluorescence measurements in Si L- and K-edge absorption spectroscopy

Kasrai, M.; Lennard, W. N.; Brunner, R.W.; Bancroft, G.M.; Bardwell, J. A.; Tan, K. H.

doi:10.1016/0169-4332(96)00454-0

Cited by 256 publications

(166 citation statements)

References 16 publications

Supporting

Mentioning

145

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Figures 2 and 3 demonstrate that the TEY detection (with the front 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 electrode connected to the ammeter) that utilizes electron as the charge carrier is only sensitive to the species at very surface where the excited photoelectrons can escape into the vacuum. [14][15][16] The acquired TEY-XA spectra at the O K-edge (figure 2) and Cr L-edge (traces in figure 3 with visible Cr XA features) are from the surface-adsorbed oxygen species, and the embedded Cr layer that is only nanometers away from the surface, respectively.…”

mentioning

confidence: 99%

“…If only the front electrode is connected to the ammeter, the charge flow is carried solely by electrons (discussed below). This one-electrode detection corresponds to the traditional drain-current measurement that is often applied to conductive solid samples, [14][15][16] and is thus referred to as total electron yield (TEY) in this study. It is noteworthy that the term TIY and ion-detection technique has already been proposed in previous XAS studies of liquid microjets.…”

mentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Introducing Ionic-Current Detection for X-ray Absorption Spectroscopy in Liquid Cells

Schön

Xiao

Golnak

et al. 2017

J. Phys. Chem. Lett.

View full text Add to dashboard Cite

Photons and electrons are two common relaxation products upon X-ray absorption, enabling fluorescence yield and electron yield detections for X-ray absorption spectroscopy (XAS).The ions that are created during the electron yield process are relaxation products too, which are exploited in this study to produce ion yield for XA detection. The ionic currents measured in a liquid cell filled with water or iron(III) nitrate aqueous solutions exhibit characteristic O K-edge and Fe L-edge absorption profiles as a function of excitation energy. Application of two electrodes installed in the cell is crucial for obtaining the XA spectra of the liquids behind membranes. Using a single electrode can only probe the species adsorbed on the membrane surface. The ionic-current detection, termed as total ion yield (TIY) in this study, also produces an undistorted Fe L-edge XA spectrum, indicating its promising role as a novel detection method for XAS studies in liquid cells.Key words: total ion yield (TIY), ionic current, liquid flow-cell, total electron yield (TEY), X-ray absorption spectroscopy (XAS) TOC GraphicPage 2 of 17 ACS Paragon Plus EnvironmentThe Journal of Physical Chemistry Letters 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 3 Studying the electronic structure of liquid water and aqueous solutions by soft X-rays has attracted much attention in recent years, 1-6 and continues to be a vital research field. Resonant excitation by X-rays is highly element-specific, which makes X-ray absorption spectroscopy (XAS) a widely used tool in many scientific disciplines. Due to the vacuum requirement for soft X-ray propagation, detection of XA spectra for liquid (volatile) samples in vacuum is very challenging. One of the most applied techniques to introduce liquid samples into a vacuum chamber is a liquid flow-cell with an ultra-thin membrane separating the liquid from the vacuum. 7,8 When equipped with multiple electrodes, such a liquid cell can act as a standard electrochemical cell. It is therefore of great interest to combine XAS and the liquid cell technique for in situ/operando investigations on liquid-based materials. [9][10][11][12] When a sample's thickness exceeds the penetration depth of soft X-rays, which is the case for the liquid cell adopted in this study, detection of XA spectra in the transmission mode is not applicable. Therefore, fluorescence yield (FY) or electron yield (EY) must be employed to acquire XA spectra. Due to the significant thickness of typical membranes, e.g. Si 3 N 4 and SiC membranes (~ 100 nm), the electrons created within liquid solutions cannot penetrate the membrane and escape into vacuum. The FY was thus considered the only feasible way to probe the liquid-phase species behind membranes. However, EY has been recently realized in liquid cell studies, thanks to the newly developed graphene membra...

show abstract

mentioning

confidence: 99%

mentioning

confidence: 99%

Introducing Ionic-Current Detection for X-ray Absorption Spectroscopy in Liquid Cells

Schön

Xiao

Golnak

et al. 2017

J. Phys. Chem. Lett.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Because the incident x-rays at the Mn K-edge are ten times more energetic than those at the Mn L-edge and the escape depth of FL photons is drastically larger than that of electrons, FL at Mn K-edge detects significantly deeper than TEY measurements at Mn L-edge. 28 For a rough estimation, the electron mean free path 29 predominantly determines the TEY attenuation length. The reported mean free path for Mn 3s electrons was about 0.5 to 1.8 nm at Mn L-edge energies.…”

mentioning

confidence: 99%

Thickness dependence of La0.7Sr0.3MnO3/PbZr0.2Ti0.8O3 magnetoelectric interfaces

Zhou

Tra

Dong

et al. 2015

Applied Physics Letters

View full text Add to dashboard Cite

Magnetoelectric materials have great potential to revolutionize electronic devices due to the coupling of their electric and magnetic properties. Thickness varying La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 (LSMO)/ PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 (PZT) heterostructures were built and measured in this article by valence sensitive x-ray absorption spectroscopy. The sizing effects of the heterostructures on the LSMO/PZT magnetoelectric interfaces were investigated through the behavior of Mn valence, a property associated with the LSMO magnetization. We found that Mn valence increases with both LSMO and PZT thickness. Piezoresponse force microscopy revealed a transition from monodomain to polydomain structure along the PZT thickness gradient. The ferroelectric surface charge may change with domain structure and its effects on Mn valence were simulated using a two-orbital double-exchange model. The screening of ferroelectric surface charge increases the electron charges in the interface region, and greatly changes the interfacial Mn valence, which likely plays a leading role in the interfacial magnetoelectric coupling. The LSMO thickness dependence was examined through the combination of two detection modes with drastically different attenuation depths. The different length scales of these techniques' sensitivity to the atomic valence were used to estimate the depth dependence Mn valence. A smaller interfacial Mn valence than the bulk was found by globally fitting the experimental results. V C 2015 AIP Publishing LLC.

show abstract

“…Экс-периментальные рентгеновские спектры XANES вбли-зи K-края поглощения Si были получены на канале DCM синхротрона SRC (Synchrotron Radiation Center) Университета Висконсин−Мэдисон, штат Висконсин, г. Стоутон, США. Глубина информативного слоя состав-ляла ∼ 65 нм [18] при аппаратурном уширении ∼ 1 эВ и вакууме в экспериментальной камере спектрометра на уровне остаточного давления ∼ 10 −8 Торр. Спектры XANES регистрировались при помощи методики из-мерения компенсационного тока исследуемого образца, нормировались на текущий ток в кольце и тестовый сигнал, полученный от пленки чистого золота толщи-ной 5 мкм [18,19,20].…”

Section: Introductionunclassified

“…Глубина информативного слоя состав-ляла ∼ 65 нм [18] при аппаратурном уширении ∼ 1 эВ и вакууме в экспериментальной камере спектрометра на уровне остаточного давления ∼ 10 −8 Торр. Спектры XANES регистрировались при помощи методики из-мерения компенсационного тока исследуемого образца, нормировались на текущий ток в кольце и тестовый сигнал, полученный от пленки чистого золота толщи-ной 5 мкм [18,19,20]. SiO /ZrO = 8/2 1100°C аморфного кремния свидетельствует о наличии естест-венного оксида на поверхности кремния.…”

Section: Introductionunclassified

Формирование нанокристаллов кремния в многослойных нанопериодических структурах a-SiO-=SUB=-x-=/SUB=-/диэлектрик по результатам синхротронных исследований

Турищев¹,

Терехов²,

Коюда³

et al. 2017

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

Изучен вопрос эффективности контролируемого формирования массивов кремниевых наночастиц на осно-ве детальных исследований электронного строения многослойных нанопериодических структур a-SiOx /SiO 2 , a-SiOx /Al 2 O 3 и a-SiOx /ZrO 2 . С применением синхротронного метода спектроскопии ближней тонкой структуры края рентгеновского поглощения обнаружена модификация исследованных структур под вли-янием высокотемпературного отжига при максимальной температуре 1100• C, объясняемая образованием нанокристаллов кремния в слоях светоизлучающих многослойных структур. DOI: 10.21883/FTP.2017.03.44208.8374 1. Введение С момента получения видимой фотолюминесценции на пористом кремнии [1] вопросы формирования крем-ниевых наноструктур, обладающих стабильными во вре-мени светоизлучательными свойствами, являются чрез-вычайно актуальными. Поэтому создание структур, со-держащих в диэлектрических слоях массивы нанокри-сталлов/кластеров кремния (nc-Si/ncl-Si), представляет большой научный и практический интерес [2-4]. Полу-чение массивов nc-Si заданных размеров представляет собой сложную задачу, решение которой может позво-лить эффективно контролировать излучательные свой-ства. Одним из возможных выходов является получе-ние многослойных нанопериодических структур (МНС) с фиксированными толщинами нанослоев, содержащих формируемые nc-Si, которые расположены между нано-слоями другого материала (например, SiO 2 , Al 2 O 3 или ZrO 2 ), ограничивающего размеры нанокристаллов [4][5][6][7]. Нанослоями, содержащими nc-Si, могут быть слои суб-оксида кремния (SiO x ) при условии их термического диспропорционирования на элементарный кремний и диоксид кремния. Для исследования изменений, про-исходящих при формировании и высокотемпературных отжигах (ВТО) подобных МНС, важно применение неразрушающих методов диагностики, чувствительных к составу и структуре поверхности, границам раздела, ло-кальному атомному окружению. К таковым традиционно относятся методы рентгеновской спектроскопии [8,9], в частности метод спектроскопии ближней тонкой струк-туры края рентгеновского поглощения (XANES -X-ray absorption near edge structure) с использованием синхротронного излучения [10][11][12]. Ранее исследования поверхностных слоев (∼ 5 нм) для МНС a-SiO x /Al 2 O 3 показали образование ncl-Si [7,12] в результате ВТО. Далее для этого же типа структур, без их разрушения, по данным Si K-спектров XANES и в более глубоких слоях (∼ 65 нм) нами было показано эффективное формиро-вание nc-Si [13]. В настоящей работе с применением высокоинтенсивного синхротронного излучения изучено формирование наночастиц кремния в МНС с тремя различными материалами диэлектрической прослойки:

show abstract

Sampling depth of total electron and fluorescence measurements in Si L- and K-edge absorption spectroscopy

Cited by 256 publications

References 16 publications

Introducing Ionic-Current Detection for X-ray Absorption Spectroscopy in Liquid Cells

Introducing Ionic-Current Detection for X-ray Absorption Spectroscopy in Liquid Cells

Thickness dependence of La0.7Sr0.3MnO3/PbZr0.2Ti0.8O3 magnetoelectric interfaces

Формирование нанокристаллов кремния в многослойных нанопериодических структурах a-SiO-=SUB=-x-=/SUB=-/диэлектрик по результатам синхротронных исследований

Contact Info

Product

Resources

About