[; c .U W ë s ¹ Å õ u § T “ Ó Þ” X ¢ Cu/Fe x ¢  Œ º Ž ì ŏ Œ

$

[; c .U  W ë s ¹ Å  õ u § T  “ Ó Þ” X ¢ Cu/Fe
x ¢  Œ º Ž ì ŏ Œ



™ ») o ¦  ^∗ ·  ™ »<  ý — ¡ · b 9 - ! H¬ £

~

½ Ó $ í _ €  •¾ ¡ § > hµ 1 Ïz  ´, " é ¶  § 4 _ † < Æ" é ¶, " fÖ  ¦ 139-706

T

 ø ¶ B ÷ 7 B

ô 

Çz Œ ™@ / Ó ü t o † < Æõ , @ /„   306-791

M. Nadesalingam · A. H. Weiss

University of Texas at Arlington, U.S.A. 76019 (2005¸   6 Z 4 23{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

€ ª

œ„    ™ èY >  Ä »• ¸ Auger ì  rF  g l \  ¦ s 6   x # Œ Fe-Cu alloy r Û ¼% 7 ›\ " f Fe ³ ð€  \  e ”   H nano particle õ

 ° ú  “ É r Cu € ª œ & h \  € ª œ„    Ÿ í S \ ‰H † d`  ¦ ˜ Ð% i  . ‘ : r  7 Hë  H \ " f  H þ j  H \  > hµ 1 ϝ ) a Positron annihilation- induced Auger Electron Spectroscopy (PAES)\  ¦ s 6   x # Œ ³ ð€  \  € ª œ„    Ÿ í S \ ‰ ÷ &  H ³ ð€  ‚  × þ ˜$ í `  ¦ s

6   x # Œ F G ™ è| ¾ Ó_  " é ¶ ™ è\  ¦ ½ ¨ì  r ½ + É Ã º e ”   H   õ \  ¦ ˜ Г ¦ô  Ç . ^ o = ³ ð€  \  7 £ x‚ à Ì÷ &  H p ™ è| ¾ Ó_  ½ ¨o  0 l x

•

¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i “ ¦, 0.5 ML & ñ • ¸\ " f 95 % & ñ • ¸_  Cu ½ ¨$ í q \  ¦ % 3 % 3  . ì ø ̀  \  l ” > r_  „   \  ¦ s 6   xô  Ç

³

ð€   ì  r$ 3  ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ѝ  H 10 %& ñ • ¸_  Cu ½ ¨$ í q \  ¦ % 3 % 3  . $ \  -t (∼ 16 eV)– Ð › ¸   ) a € ª œ„     H ³ ð€  

\

" f Ÿ í S \ ‰ ÷ &# Q þ jü @y Œ • " é ¶  8 £ x_   ï  „   ü < ™ èY > K " f Auger „   \  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦ô  Ç . / å L5 Å q Í ‰ ty Œ •ô  Ç Fe-Cur 

«

Ñ\  ¦ 2 r ç ß –1 l xî ß – 550

^◦

C – Ð \ P ô  Ç Ê ê PAES  H ³ ð€  \  Cu " é ¶   7 £ x † < Ê`  ¦ ˜ Г   ì ø ̀  \  EAES  H   



o\  ¦ ^  ¦ Ã º \ O % 3  .

PACS numbers: 68, 78.70.B, 82.80.P, 68.35.D

Keywords: € ª œ„    ™ èY >  ì  rF  g l , € ª œ„   ,  o† < Æ ½ + Ë$ í , ½ ¨o , ^ o =

I. " e  ] Ø

Ó

ü t| 9  ³ ð€  _   o† < Æ ½ ¨› ¸\  ¦ ì  r$ 3    H ~ ½ ÓZ O “ É r # Œ Q ~ ½ ÓZ O  s

 s 6   x ÷ &“ ¦ e ” Ü ¼
 y Œ •y Œ •_   © œ& h õ  é ß –& h `  ¦ t “ ¦ e ”   [Table 1 ‚ à Л ¸]. { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð ³ ð€   ì  r$ 3  l Õ ü t“ É r ³ ð€  \  › ¸



 ÷ &  H { 9  [ þ t („   , s “ : r, F  g  , € ª œ„   )\  _ K   Ò

&

h Ü ¼– Ð Ò q t$ í ÷ &  H s   { 9  [ þ t s  " é ¶ ™ è_   o† < Æ& h  & ñ ˜ Ð\  ¦

† <

Ê» ¡ ¤ “ ¦  Ž Ø  ¦ l \  8 £ ¤& ñ  ) a  . Õ ª QÙ ¼– Ð ³ ð€  _  ‚  × þ ˜• ¸

\

 ¦   & ñ   H ×  æ כ ¹ô  Ç כ ¹™ è  H › ¸  ¢ ¸  H  Ž Ø  ¦ ÷ &  H { 9  [ þ t _  \  -t ü < x 9 ] X ô  Ç › ' a >  e ”  . \  -t  ± ú “ É r { 9  [ þ t s

 › ¸  ÷ &“ ¦  Ž Ø  ¦ ÷ &  H  â Ä º\  ³ ð€  _  ‚  × þ ˜• ¸ Ä ºÃ º 



. s    › ' a& h \ " f à º eV_  ± ú “ É r \  -t _  € ª œ„    c ” `  ¦



6   x   H  â Ä º Z  }“ É r ³ ð€  _  ‚  × þ ˜• ¸\  ¦ ° ú   H  . s ü @\ 

•

¸, ± ú “ É r \  -t _  € ª œ„   \  ¦ › ¸  # Œ ò ø Í$ í Ø  æ[  t \  Ò q t$ í

÷ &  H s  „   _  ì  r Ÿ í\  ¦ Auger „   [ þ t_  \  -t  % ò % i ˜ Ð



 ± ú » ¡ § Ü ¼– Ð background \ O   H Auger line shape\  ¦ % 3 

`

 ¦ à º e ” `  ¦ ÷  rë ß –  m  , ³ ð€  \  €  • >    ½ + ˝ ) a ì  r  [ þ t

∗

E-mail: [email protected]

s


 ~ à Ì} Œ •`  ¦ ƒ  ½ ¨   H X < & h 6   x ½ + É Ã º e ”   H  © œ& h `  ¦ t m “ ¦ e ”

 . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð ´ ú §s   6   x ÷ &“ ¦ e ”   H „    Ä »• ¸ Auger

„ 

  ì  rF  g l  (EAES)ü < € ª œ„    ì  rF  g l  (PAES)_   © œ  ñ˜ Ð

¢ -

a& h Ü ¼– Ð Ó ü t| 9 _  ³ ð€  õ  > €  \ " f_   o† < Æ ½ ¨› ¸\  ¦ q   õ

& h Ü ¼– Ð ì  r$ 3    H ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ”   [1].

³

ð€  ì  r$ 3 ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ´ ú §s   6   x ÷ &  H Auger „    ì  rF  g l 



 H “ ¦\  -t _  „   
 F  g  – Ð " é ¶  \  ¦ # Œl  r v “ ¦, # Œ l

  ) a " é ¶    H Auger „   \  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦ # Œ l $   © œI – Ð „  ¨ 8 Š

 )

a  . Fig. 1“ É r “ ¦\  -t (∼ keV) „   _  › ¸ – Ð Ó ü t| 9 ³ ð

€ 

\ " f ~ ½ ÓØ  ¦ ÷ &  H Auger „   _  Ò q t$ í õ & ñ `  ¦ \  -t  ï  r 0 A– Ð [ O " î “ ¦ e ”  . ' Í   P : õ & ñ Ü ¼– Ð  { Œ •ï  r0 A „   

 { 9    ) a „   ü < Ø  æ[  t # Œ s “ : r o ÷ &# Q, K-y Œ •(shell)\ 

€

ª œ/ B N(hole) Ò q t$ í õ & ñ s  Fig. 1(a)\ " f ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  .

Fig. 1(b)  H  Œ •“ É r   ½ + Ë\  -t \  ¦ ”   ü @y Œ •„   (L

¹

)  K y

Œ

•(shell)_  € ª œ/ B N(hole) Ü ¼– Ð „  s  “ ¦,   ½ + Ë\  -t  s  ë

ß –
p u_  \  -t   H L

3

\  e ”   H „    f  ¨ à º # Œ " é ¶  – ÐÂ Ò '

 s » 1 Ï €  " f ³ ð€   µ 1 ÚÜ ¼– Ð ~ ½ ÓØ  ¦ ) a  . s M : ~ ½ ÓØ  ¦ ÷ &  H „  



  H Auger KL

1

L

3

– Ð ³ ðl  ÷ &“ ¦ Auger „    † < Ê» ¡ ¤ 

-315-

Table 1. Surface analysis methods [1]

EAES XPS RBS SIMS PAES

Electrons X-rays Ions Ions Positrons

Incident particles

(3-5 keV) (1-10 keV) (1-3 MeV) ( ∼30keV) (<10 eV)

Auger Photo- Scattered Sputtered Auger

Emitted particles

electrons electrons ions Ions Electrons

Element ranges >Li (z=3) >Li (z=3) >H (z=1) >H (z=1) >Li (z=3) Sensitivity ∼ 10

⁻³

∼ 10

⁻³

10

⁻¹

∼ 10

⁻⁴

10

⁻⁶

∼ 10

⁻⁹

∼ 10

⁻³

Depth of analysis ∼ 20 ˚ A ∼ 20 ˚ A ∼ 200 ˚ A < 100 ˚ A ∼ 1 ˚ A

Impact- Photo- Rutherford Method of excitation

ionization ionization scattering Sputtering Annihilation EAES: Electron-induced Auger Electron Spectroscopy

XPS : X-ray photo-electron spectroscopy RBS : Rutherford Back-scattering Spectroscopy SIMS: Secondary Ion Mass Spectroscopy

PAES: Positron-induced Auger Electron Spectroscopy



 H î  r1 l x \  -t  E

KL1L3

  H " é ¶ ™ è_   o† < Æ& h  & ñ ˜ Ð\  ¦ † < Ê» ¡ ¤ 

“

¦  6 £ § õ  ° ú  s  Å Ò# Q”    [2]

E

KL₁L₃

= E

K

− E

L₁

− E

L₃

− φ

s

(1) E

K

, E

L1

, E

L3

  H „   [ þ t_    ½ + Ë\  -t s  9, φ

s

  H Ó ü t| 9  _  { 9 † < Êà ºs  .

Fig. 2  H $ \  -t  € ª œ„    ³ ð€  \  › ¸  | ¨ c M : Auger

„ 

  Ò q t$ í õ & ñ `  ¦ ˜ Ð# Œï  r   [3,4]. { 9    ) a $ \  -t (< 25 eV)_  € ª œ„     H Ky Œ •(shell)_  „   ü < Š © œ™ èY >  €  " f € ª œ /

B N(hole)`  ¦ ë ß –Ž  H  . s õ & ñ “ É r keV „   ü < Ø  æ[  t – Ð “  ô  Ç € ª œ /

B N(hole) Ò q t$ í s   m   ì ø ÍÓ ü t| 9 “   € ª œ„    Ky Œ •(shell)_ 

„ 

 ü < ë ß –
" f ™ èY >    H õ & ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ € ª œ/ B N(hole)`  ¦ Ò q t

$ í

l  M :ë  H \ , à º keV– Ð 5 Å q ) a „   \  _ K  Ò q t$ í ÷ &  H



| ¾ Ó_  s   „   _  ~ ½ ÓØ  ¦`  ¦ % 3 ] j ½ + É Ã º e ”  . Ø  æ[  t \  _  K

 Ò q t$ í ÷ &  H s   „    t   H þ j@ /\  -t   H \  -t 

˜

Д > r_  Z O g Ë :\     { 9  \  -t ˜ Ð  ° ú   
  Œ • .

KE

_sec

≤ E

p

− φ

⁺

+ φ

⁻

(2)

Fig. 1. Electron induced Auger electron process with energy diagram

KE

_sec

  H s   „   _  \  -t , E

p

  H { 9  { 9  _  \  -t , φ

⁺

x 9  φ

⁻

  H € ª œ„   ü < „   _  { 9 † < Êà ºs  .

›

¸   ) a € ª œ„     H @ / Òì  r ³ ð€  \  ” > r F    H " é ¶  _  „  



ü < ™ èY >  Ù ¼– Ð, @ / Òì  r_  Auger „     H þ jü @y Œ • " é ¶  8 £ x

\

" f Ò q t$ í ÷ &# Q ³ ð€  8 £ x \  @ /ô  Ç y Œ ™• ¸ 7 £ x ô  Ç  [5]. F K 5

Å

q l ó ø Í\  F K5 Å q~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ à Ìô  Ç # Œ Q z  ´+ « >[ þ t (Pd/Cu(100) [6], Au/Cu(100) [7], Rh/Ag(100) [8]) \ " f PAES_  ³ ð€  

‚ 

× þ ˜$ í `  ¦ ¸ ú ˜ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ € ª œ„    ³ ð€  \  $ í  © œ   H p ™ è

|

¾ Ó_  " é ¶  [ þ t`  ¦ › ' a8 £ ¤ % i  .

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H € ª œ„    ™ èY >  Auger „   Ä »• ¸ ì  rF  g Z O

(Positron annihilation induced Auger Electron spec- troscopy(PAES))\  ¦ s 6   x # Œ ' õ A& ñ ô  Ç Feõ  Cu foil, Õ ªo 

“

¦ 99 %_  Feõ  1 %_  Cu (Fe-1.0wt % Cu) alloy_  ³ ð€   _

 $ í ì  r ì  r$ 3 `  ¦ › ¸  % i  . “ ¦í  H • ¸_  Fe(99.99 %) ü <

Cu(99.999 %) foil`  ¦ arc melting ~ ½ ÓZ O õ  cold rolling ~ ½ ÓZ O  Ü

¼– Ð ¿ ºa  0.3 mm– Ð ] j Œ • Ê ê, [ O }  825• ¸\ " f 4r ç ß –1 l xî ß –

Fig. 2. Positron annihilation induced Auger electron pro-

cess with energy diagram.

\ P  “ ¦ \ O 6 £ §Ó ü t \  / å L5 Å qÍ ‰ ty Œ • % i   [9]. Fe ³ ð€  \  Cu

"

é

¶ ™ è\  ¦ 7 £ x‚ à ̽ + É M :, › ¸   ) a @ / Òì  r_  € ª œ„    ³ ð€  \ " f

$ í

 © œ   H Cu
” ¸ { 9  \  Ÿ í S \ ‰H † d`  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9, s  Qô  Ç    õ

  H € ª œ„    Ä »• ¸ Auger ì  rF  gZ O s 
” ¸{ 9   $ í ì  r › ¸ 

\

 Ä »6   xô  Ç ~ ½ ÓZ O s  | ¨ c à º e ” 6 £ §`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  .

II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É

' õ

A& ñ ô  Ç Fe(99.99 %)ü < Cu(99.995 %) foil r « э  H y Œ •y Œ • 1 × 0.5 cm ß ¼l – Ð ¸ ú ˜  48 %_  S ! í ß –6   xÓ  o\ " f  Òd ”  r 

† 

 Ê ê, y Œ •y Œ • 7 £ x À Óà ºü <  [ j— : r Õ ªo “ ¦ \ _ …Ø Ô\  [ j' ‘  

%

i  . “ ¦ ”  / B N_  8 £ ¤& ñ Õ þ ›! Q\   ҂ à ̝ ) a r « э  H [ O }  150• ¸

\

" f \ P ÷ &€  " f degassing % i Ü ¼ 9,  Ø ÔŒ 4 H Û ¼\  ¦ G  î

 r  © œI – Ð Ã ºr ç ß – sputter €  " f r « ѳ ð€  _  ò ø ͙ èü < í ß –

™

è_  € ª œs  y Œ ™™ è   H  כ `  ¦ EAES – Ð S X ‰ “   % i  . r « ÑÕ þ ›

!

Q  H s “ : r * 3 á Ôü < ' ˜ Ð* 3 á Ô Õ ªo “ ¦ Mechanical * 3 á Ô_ 

›

¸½ + ËÜ ¼– Ð “ ¦”  / B N © œI (UHV)\  ¦ 1.5 × 10

⁻¹¹

Torr – Ð Ä »t 

% i  .

ì

ø Í â 0.5 mm U  ´s  20 - 30 cm “   Cu(99.995 %) • ¸‚  

`

 ¦ í ß – o · ú ˜À Òp 
 › ' a \  G Ä º“ ¦, ) í Û ¼J $ ™ € 9  F ' pà Ô\  ¦ \ P 

# Œ Fe ³ ð€  \  Cu " é ¶ ™ è\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì % i  . ³ ð€  \  7 £ x‚ à Ì÷ &  H Cu € ª œ“ É r $ 3 % ò ¿ ºa 8 £ ¤& ñ  © œu \  ¦ s 6   x # Œ % 3 “ É r 7 £ x‚ à ÌÒ  ¦ \  7

£

x‚ Ã Ì r ç ß –_  Y  L Ü ¼– Ð & ñ _  % i  . 1 " é ¶  8 £ x(monolayer)“ É r é

ß –0 A €  & h \  ” > r F    H Fe_  " é ¶  à º– Ð & ñ _  ) a  . Cu " é ¶

™

è 7 £ x‚ à Ìr , Õ þ ›! Q_  ”  / B N • ¸  H 1.5 × 10

⁻⁸

Torr\  ¦ Ä »t  

%

i Ü ¼ 9, PAES 8 £ ¤& ñ   H 1 l xî ß –“ É r ”  / B N • ¸\  ¦ 5.8 × 10

⁻¹⁰

Torr \  Ä »t  % i  . Cu " é ¶ ™ è 7 £ x‚ Ã Ì Ê ê r « ѳ ð€  _  ' õ A  & ñ

•

¸  H EAES – Ð S X ‰ “   % i  .

‘

: r z  ´+ « >\   6   x ) a € ª œ„     H ~ ½ Ó $ í 1 l x0 A" é ¶ ™ è

²²

Na  (ì ø Íy Œ ™l  2.6¸  ) Z …  Ô  æ õ  €  " f

²²

Ne Ü ¼– Ð   ¨ 8 Š   H õ 

&

ñ \ " f µ 1 ÏÒ q tô  Ç . 10mCi_ 

²²

Na \ " f 3.76 × 10

⁸

> h_  5

Å

q € ª œ„    µ 1 ÏÒ q t 
 $ \  -t – Ð_    ¨ 8 ŠÖ  ¦“ É r €  • 0.01m

% s Ù ¼– Ð œ í{ © œ 10

⁴

> h_  25 eV & ñ • ¸_  € ª œ„   [ þ t s  r « Ñ _  ³ ð€  \  › ¸   ) a  . : Ÿ x > † < Æ& h Ü ¼– Ð Ø  æì  rô  Ç X <s ' \  ¦ % 3  l

 0 AK " f  H ¿ º r ç ß – & ñ • ¸ 8 £ ¤& ñ K    ) a  . 8 £ ¤& ñ s  = å Qè ß – Ê

ê EAES– Ð ³ ð€  _  š ¸% i  & ñ • ¸\  ¦ F  S X ‰ “   % i  . € ª œ„    [

þ

t“ É r 1930¸  \  Dirac_  s  : r, 6 £ §_  \  -t \  ¦ ° ú   H „    ü

< ° ú  “ É r { 9   (€ ª œ„   )_  ” > r F \  ¦ \ V8 £ ¤ ô  Ç Ê ê, Andersons  1933¸  \  ½ ¨2 £ § © œ  î ß –\ " f Ä ºÅ ҂  \  _ K  Ò q t$ í  ) a € ª œ„  



_  C & h `  ¦ % ƒ6 £ § µ 1 Ï|  % i  . € ª œ„   [ þ t“ É r „   _  ì ø Í{ 9 



 (ì ø ÍÓ ü t| 9 )– Ð" f, ”  / B N î ß –\ " f  H î ß –& ñ ô  Ç { 9   (à º" î >

2 × 10

²¹

¸  ) s t ë ß –, Ó ü t| 9  ? /\ " f  H  ú ª“ É r r ç ß – ? /\  \ P ¨ î + þ

A\  s  É r Ê ê à ºÑ þ ˜ x  ïœ í (∼ 100 psec) s ? /\  „   ü <

™

èY > ÷ &# Qt €  " f ¿ º > h ¢ ¸  H Õ ªs  © œ_  y Œ ™ ‚  `  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦ 

>

  ) a  . € ª œ„   _  Š © œ™ èY >  ‰ & ³ © œ“ É r „   -€ ª œ„    Š © œ_  | 9 

|

¾ Ó-\  -t  „  ¨ 8 Š õ & ñ s  .

Fig. 3. PAES spectra from Pure Cu and Pure Fe with background subtraction. The Cu M

2,3

VV peak and Fe M

2,3

VV peak are indicated at 58eV and 46 eV, respec- tively

Fig. 4. EAES intensity versus energy of Auger electron with different Cu coverage on the top of Fe- 1.0 wt% Cu (as quenched) sample

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

Fig. 3“ É r L :  F Mô  Ç Cuü < Fe r « і РÒ'  % 3 “ É r PAES Û ¼

&

7 ˜à Ô! 3 Ü ¼– Ð, 58 eV_  peak  H Cu M

23

VV Auger „  s – Ð Â

Ò'  µ 1 ÏÒ q t % i Ü ¼ 9, Fe M

²³

VV Auger „  s _    õ – Ð 47 eV \ " f x ß ¼\  ¦ ˜ Г   . 20 eV & ñ • ¸\ " f / å L5 Å q y  7 £ x  



 H s Ä »  H ∼ 20 eV & ñ • ¸_  { 9  € ª œ„   \  _ K  Ø  æ[  t õ & ñ

\

" f Ò q t$ í ÷ &  H s  „   _  ì  r Ÿ ís  . Auger peak Ø  æ [

 t \  _ ô  Ç s  „   _  ì  r Ÿ í– Ð Ò'  ¢ - a„  y  ì  r o  H † d`  ¦ ^  ¦ Ã

º e ” “ ¦ í  H à ºô  Ç Auger transition\  _ K  µ 1 ÏÒ q t   H event Ã

ºs  .

Fig. 4 õ  5  H / å L5 Å q Í ‰ ty Œ •ô  Ç Fe-1.0wt % Cu r « ѳ ð€  \  0, 0.2, 3.0 ML_  Cu\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì Ê ê % 3 “ É r EAES ü < PAES Û ¼& 7 ˜ à

Ô \  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . Fig. 4_  EAES Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 “ É r ™ è| ¾ Ó_  ò ø Í

™

è(275 eV)ü < í ß –™ è(522 eV) r « ѳ ð€  \  ” > r F  † < Ê`  ¦ ˜ Ð

#

Œï  r  . 8 £ ¤& ñ ÷ &  H \  -t  % ò % i _  Auger „     H \  -t 

’

< Hz  ´ \ O s  ³ ð€  Ü ¼– РÒ'  ~ ½ ÓØ  ¦| ¨ c à º e ”   H ¨ î ç  H  Ä »' Ÿ – Ð

 20 ˚ A & ñ • ¸s Ù ¼– Ð, ³ ð€  Ü ¼– РÒ'  à º8 £ x  A  ½ ¨ç ß –\ " f Â

Ò'  ³ ð€   t  % ò % i \ " f Ò q t$ í ÷ &Ù ¼– Ð, EAES\ " f 8 £ ¤& ñ ÷ &



 H $ í ì  r q   H ³ ð€   Ò'   A  # Œ Q " é ¶  8 £ x \  ” > r F    H " é ¶

™

è[ þ t_  ¨ î ç  H $ í ì  r q \  ¦ _ p ô  Ç . y Œ •y Œ •_  spectrum\ " f Auger peak [ jl   H Auger „   \  ¦ µ 1 ÏÒ q tr v   H " é ¶ ™ è[ þ t_  0

l

x • ¸ü < f ” ] X & h Ü ¼– Ð › ' aº   e ”  . 792, 840ü < 920 eV_  [10]

peak  H Cu LVV „  s \  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Ò 9, 610, 651õ  703 eV_  peak  H Fe LVV „  s \  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . Cu 7 £ x‚ à Ì0 l x • ¸\  ¦ 7 £ x  r

v €   Fe peak y Œ ™™ è % i Ü ¼ 9, ì ø ̀  \  Cu peak  H 7 £ x

 % i  . PAES 8 £ ¤& ñ \ " f• ¸ (Fig. 5‚ à Л ¸) Ä »  >  Cu M

_2,3

VV paek (58 eV)  7 £ x  % i Ü ¼ 9, Fe M

2,3

VV peak (42 eV)  H Cu\  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì ½ + Éà º2 Ÿ ¤ y Œ ™™ è   H  כ `  ¦ ˜ Г   .

³

ð€  \  ” > r F    H Cu ü < Fe_  ½ ¨$ í q   H PAES spectra 8

£

¤& ñ Ü ¼– РÒ'  % 3 # Q”   Auger peak_  line shape analysis [8]~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ d ” (3)Ü ¼– РÒ'  > í ß –÷ &% 3  .

R(x) = x R

62

53

Cu(E)dE + (1 − x) R

48

37

F e(E)dE x[ R

48

37

F e(E)dE + R

62

53

Cu(E)dE] + (1 − x)[ R

48

37

Cu(E)dE + R

62

53

F e(E)dE] (3)

d ”

(3)_  x   H ³ ð€  \  ” > r F    H " é ¶ ™ è_  $ í ì  r q s  9, Fe(E) ü < Cu(E)  H ' õ A& ñ ô  Ç ³ ð€  Ü ¼– РÒ'  % 3 # Q”   refer- ence line shapes s  9 y Œ • " é ¶ ™ è\  @ /ô  Ç ì ø Í6 £ x é ß –€  & h s  “ ¦



9÷ &% 3  . PAES\ " f_  Auger intensity  H : £ ¤& ñ " é ¶ ™ è_  ³ ð

€ 

0 l x • ¸ü < ‚  + þ A& h “   › ' a >  & ñ ÷ &% 3  . d ”  (3)`  ¦ s 6   x 

#

Œ, Cu ½ ¨$ í q \  ¦ Fe \  7 £ x‚ à Ìô  Ç Cu € ª œ_  † < Êà º– Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç    õ

 Fig. 6\ " f ˜ Г   . / å L5 Å q Í ‰ ty Œ •ô  Ç Fe-1.0wt % Cu r 

Fig. 5. PAES Intensity versus energy of Auger electron with three different Cu coverage on the top of Fe-1.0 wt%

Cu (Quenched sample)

«

Ñ ³ ð€  \  Cu_  7 £ x  €  " f 8 £ ¤& ñ  ) a Cu ½ ¨$ í q   H 7 £ x 

  Cu 0.5 MLs  © œ 7 £ x‚ Ã Ì ÷ &% 3 `  ¦ M : 95 % Cu ½ ¨$ í

Fig. 6. Percent of positron annihilation with Cu atoms as a function the amount of Cu deposited on the Fe-1.0 wt% Cu (as quenched) substrate (as determined from the PAES measurement).

Fig. 7. PAES spectra from Fe-1.0 wt% Cu (2h-aged at

550

^◦

C) and Fe-1.0wt % Cu(quenched ) samples. The

main peak of Fe-1.0wt % Cu (as quenched) at 43 eV and

two main peaks of Fe-1.0 wt% Cu (2h-aged at 550

^◦

C)

are at 46 eV and 60 eV

Fig. 8. (a) The sub monolayer of one element of the top of the substrate. (b) The different thickness of layers (higher than 1 ML) of one element on the top of the substrate

q

e ” \  • ¸² ú ˜ô  Ç Ê ê 100 %– Ð Ÿ í o  ) a  . s    õ – РÒ'  @ / Â

Òì  r_  € ª œ„     H ³ ð€  \  ” > r F    H Cu
” ¸ ½ ¨› ¸\  Ÿ í S \ ‰ H

† d`  ¦ · ú ˜ à º e ” “ ¦, p ™ è| ¾ Ó_  " é ¶ ™ è\  ¦ ½ ¨Z >    H X <   y Œ ™ô  Ç ~ ½ Ó Z O

s  | ¨ c à º e ”  .

Fig. 7“ É r Fe-1.0wt % Cu alloy r « Ñ\  ¦ / å L5 Å qÍ ‰ ty Œ • Ê ê 2 [ ô 

Ç spectra– Ð Ì º§  ô  Ç Fe peak ˜ Ðs  9, Cu peak ˜ Ðs  t

 · ú §Ü ¼Ù ¼– Ð, Cu ³ ð€  \  ” > r F  t  · ú §“ ¦ Feë ß – ” > r F    H

 כ

`  ¦
  · p . ì ø ̀  \  2r ç ß – \ P % ƒo ô  Ç r « і РÒ'  2 [ô  Ç spectra  H Fe s  ×  ¦ “ ¦ Cu 7 £ x † < Ê`  ¦ ˜ Ðe ” Ü ¼– Ð Cu " é ¶  

 ³ ð€  Ü ¼– Ð s 1 l x† < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . EAES ì  rF  g~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð



 H s ü < ° ú  “ É r p ™ è    o\  ¦ ½ ¨Z >  ½ + É Ã º \ O % 3  .

IV. T   ] ØX ì Ä { ¢ ¨ | ù p § T  “ Ó Þ” X ¢ ƒ » ì Å  7 08 ý Cu

 ŒV R ËR  4  ˜ m

Fe r « Ñ_  ³ ð€   x 9  ³ ð€   A \  ” > r F    H Cu_  ½ ¨$ í q 

\

 ¦ EAES Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 _  • ¸¹ ¡ § Ü ¼– Ð Ä »Æ Ò ½ + É Ã º e ”  . M.P.

Seah [11,12]“ É r Auger electron spectroscopy \ " f % 3 “ É r  

«

Ñ\  ¦ K $ 3    H X < ] jr   ) a & h { © œô  Ç s  : r& h  — ¸4 S q`  ¦  6   x 

%

i  . — ¸4 S q“ É r Fig. 8 \ " f ˜ Ðs   H  כ õ  ° ú  s  ¿ º t   â Ä º

–

Ð Ò q ty Œ • ½ + É Ã º e ”  . (a) Fe r « Ñ ³ ð€  \  Cu_  sub mono- layer“    â Ä ºü < (b) Fe r « Ñ ³ ð€  \   à º_  Cu layer_   â Ä

º– Ð Ò q ty Œ • ½ + É Ã º e ”  . ‘ : r  7 Hë  H \ " f  6   x “ ¦ e ”   H — ¸4 S q

“

É r layer-by-layer $ í  © œ — ¸4 S q`  ¦ & ñ “ ¦ PAESü < EAES

>

í ß –\  1 l x{ 9  >  & h 6   x % i  .

d ”

(4)  H Fe 0 A\  Cu sub monolayer “    â Ä º Fe\  @ /ô  Ç Cu ½ ¨$ í q \  ¦ > í ß –   H ~ ½ ÓZ O s  . d ” (5)“ É r Fe 0 A\   à º

Fig. 9. Cu fraction (%) in the surface layer versus Cu monolayer on the Fe sample using EAES

_  Cu layer “    â Ä º Fe\  @ /ô  Ç Cu ½ ¨$ í q \  ¦ > í ß –   H ~ ½ Ó Z O

s  . ¿ º  â Ä º\ " f ³ ð€    – Ð  A 8 £ x \ " f
š ¸  H ¨ î ç  H

’

   ñ  H exp[−d/λ]† ½ Ó\  _ K  y Œ ™û Z  ) a  “ ¦ & ñ % i  .

I

Cu

I

F e

= I

_Cu^∞

I

_{F e}^∞

{ φ

_Cu

{1 − exp[

_λCu(E^−a_Cu^Cu_{) cos θ}

] }

(1 − φ

Cu

) {1 − exp[

_λCu(E^−a_{F e}^Cu_{) cos θ}

] } } (4)

I

Cu

I

F e

= I

_Cu^∞

I

_{F e}^∞

{ exp[

_λ ^−dCu

Cu(E_Cu) cos θ

]

1 − exp[

_λCu(E^−d_{F e}^Cu_{) cos θ}

] } (5) 0 A d ” \ " f  6   x ) a, a

cu

  H Cu_      © œÃ º, d

^cu

  H Cu 7 £ x‚ à Ì

¿

ºa , λ

Cu

(E

_Cu

)  H \  -t  920 eV\ " f Cu » 1 ÏØ  ¦  o , Õ ª o

“ ¦ λ

^Cu

(E

F e

)  H \  -t  703 eV\ " f Cu » 1 ÏØ  ¦  o s  .

0

A_  ¿ ºd ” õ  EAES [11]_  ½ ¨$ í q Ö  ¦ d ” `  ¦ s 6   x # Œ, Cu 7

£

x‚ à ̀ ª œ_  † < Êà º– Ð Cu ½ ¨$ í q (%)\  ¦ > í ß – # Œ Fig. 9\ 
 

Í Ç x . x-» ¡ ¤“ É r ¿ ºa  8 £ ¤& ñ  © œu \  ¦ s 6   x # Œ Fe 0 A\  7 £ x‚ à Ì

 )

a Cu ½ ¨$ í q \  ¦
 ? / 9, y-» ¡ ¤“ É r s  : r° ú כõ  8 £ ¤& ñ ° ú כ_  Cu

½

¨$ í q s  .  y Œ •+ þ A— ¸€ ª œ_  X <s    H — ¸4 S q– РÒ'  s  : r& h  Ü

¼– Ð > í ß –ô  Ç Fe 0 A\  7 £ x‚ à Ì÷ &  H Cu ½ ¨$ í q \  ¦
  9,  Œ ™ y

Œ

•+ þ A X <s '   H EAES – Ð 8 £ ¤& ñ  ) a Cu_  ½ ¨$ í q s  . ³ ð€   _  Cu ½ ¨$ í q   H PAES \ " f % 3 “ É r ° ú כ`  ¦  6   x % i  . s  : r

°

ú כõ  8 £ ¤& ñ ° ú כ“ É r q 5 p wô  Ç  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ” Ü ¼
 õ ™ è¨ î 

 )

a  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . õ ™ è¨ î   ) a # Œ Q s Ä » ×  æ_  
  H

"

é

¶  [ þ t s   ™ è Ô  ¦ ½ ©g Ë : >  C \ P  ) a alloy \ " f_  λ(escape depth) ° ú כs  ˜ Ð& ñ ÷ &# Q  ½ + É  כ Ü ¼– Ð “ ¦ 9  ) a  .

V. + s Ç Â ] Ø

Fe ³ ð€   0 A\  0.5 ML Cu 7 £ x‚ Ã Ì  ) a ³ ð€  Ü ¼– РÒ'  PAES – Ð % 3 “ É r Cu ½ ¨$ í q   H 96 % s  9, EAES _  Cu ½ ¨$ í q

  H 11.13 % s  . PAES\  ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H Cu ½ ¨$ í q _   H   



o  H ³ ð€  _  ‚  × þ ˜$ í s  Z  }6 £ §`  ¦ _ p ô  Ç . Fe-1.0wt % Cu

r

« Ñ\  ¦ / å L5 Å q Í ‰ ty Œ •ô  Ç r « Ñü < 550• ¸\ " f 2r ç ß – \ P % ƒo  ô  Ç

 â

Ä º_  ³ ð€  \ " f € ª œ„    ™ èY >  ì  rF  g l   H 2 r ç ß – \ P % ƒo ô  Ç

³

ð€  \ " f Cu_  ½ ¨$ í q  7 £ x † < Ê`  ¦ ˜ Ðs   H ì ø ̀  , EAES



 H p q ô  Ç    o\  ¦ ˜ Ð% i  . Fe ³ ð€  \  Cu 7 £ x‚ à ̀ ª œs  0\ " f 0.5 ML \  7 £ x ÷ &  H % ò % i \ " f PAES– Ð 8 £ ¤& ñ  ) a Cu " é ¶ ™ è _  ½ ¨$ í q   H / å L  ô  Ç 7 £ x \  ¦ ˜ Ðe ” Ü ¼– Ð (ì ø ̀  \  EAES  H

¢ -

aë ß –ô  Ç    o\  ¦ ˜ Ðe ” ) PAES_  ³ ð€   ‚  × þ ˜$ í s  Ä ºÃ º† < Ê`  ¦

˜

Г   . s  ü @\ • ¸ ± ú “ É r { 9   \  -t _   6   x Ü ¼– Ð s  „  



_  ì  r Ÿ í\  ¦ ×  ¦ s “ ¦ r « Ñ\    † < Ê`  ¦ Ò q t$ í t  · ú §Ü ¼Ù ¼– Ð PAES ì  rF  g l  ~ à Ì} Œ • ƒ  ½ ¨ x 9  # Œ Q r Û ¼% 7 ›\  & h 6   x | ¨ c à º e ”

  H s  © œ& h “   ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð “ ¦ 9÷ &# Q”   .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] Y. S. Lee, J. H. Kim, I. S. Jung, T. K. Yang, Y.

S. Kim and J. S. Chai, Physics & high Technology, March 36, (2003).

[2] A. Weiss, R. Mayer, M. Jibaly, C. Lei, D. Mehl and K. G. Lynn, Phys. Rev. Let. 61, 2245 (1988).

[3] A. Weiss, Ali R. Koymen, D. Mehl, K. H. Lee and G. Yang, Nucl. Ins. and Meth. B 56/57, 591 (1991).

[4] A. Weiss, D. Mehl, Ali R. Koymen, K. H. Lee and Chun Lei, J. Vac. Sci. Technol. A 8, 2517 (1990).

[5] D. Mehl, A. R. Koymen, K. O. Jenson, F. Gotwald and A. weiss, Phys. Rev. B 41, 799 (1990).

[6] A. R. Koymen, K. H. Lee, G. Yang, K. O. Jensen and A. H. Weiss, Phys. Rev. B 48, 2020 (1993).

[7] K. H. Lee, G. Yang, A. R. Koymen, K. O. Jensen and A. H. Weiss, Phys. Rev. Let. 72, 1866(1994).

[8] G. Yang, J. H. Kim, K. H. Lee, A. R. Koymen, G.

A. Mulhollan and A.H. Weiss, J. Vac. Sci. Technol.

A 10, 411 (1994).

[9] Y. Nagai, M. Hasegawa, Z. Tang, A. Hempel, K.

Kubuta, T. Shmamura, Y. Kawazoe, A. Kawai and F. Kano, Phys. Rev. B 61, 6574 (2000).

[10] Lawrence E. Davis, Noel C. Macdonald, Paul W.

Palmberg, Gerald E. Riach and Roland E. We- ber,Handbook of Auger Electron Spectroscopy, 2nd ed. (Parkin-Elmer Corporation, 1976).

[11] D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analy- sis, 2nd ed. (Willy Publishers, 1996).

[12] M. P. Seah and W. A. Dench, Sur. Int. Analysis 1,

2 (1979).

Study of the Cu/Fe NanoStructure by Using

Positron-Annihilation-Induced Auger Electron Spectroscopy

S. K. Kim,

^∗

J. H. Kim and K. S. Chun

Korea Institute of Radiological & Medical Science, Seoul 139-706

J. Y. Lee

Department of Physics Hannam Univeristy, Daejeon 306-791

M. Nadesalingam and A. H. Weiss University of Texas at Arlington, U.S.A. 76019

(Received 23 June 2005)

Positron-annihilation-induced Auger electron spectroscopy (PAES) studies performed on the Fe- Cu alloy surface have demonstrated the trapping of positrons in quantum-dot-like Cu nano-particles on the Fe surface. In PAES, energetic electron emission results from Auger transitions initiated by annihilation of core electrons with positrons trapped in a surface state. The strong Fe PAES intensities obtained from a clean Fe-Cu (as quenched) alloy surface indicate that the surface was terminated by Fe atoms. This suggests that the implanted positrons are trapped at Fe sites in the top most layer of the sample. The low Fe intensity observed in PAES mesurements of a Cu-Fe (2h- aged) alloy indicates that the positrons are trapped at Cu nano-particles diffused onto the surface during heating at 550

^◦

C for 2 h while EAES showed no difference between the of the Fe-Cu and the Cu-Fe alloys.

PACS numbers: 68, 78.70.B, 82.80.P, 68.35.D

Keywords: Positron annihilation induced auger electron spectroscopy (PAES), Auger electron, Chemical composition, Cu, Fe

∗

E-mail: [email protected]