FIELD DESORPTION OF CAESIUM AND BARIUM FROM GRAPHEN NANOCLUETERS ON THE IRIDIUM SURFACES

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The features of the field desorption of caesium and barium from the surface of an iridium tip with two-dimensional graphene nanoclusters on the surface are investigated. Both adsorbates are located both on the surface of iridium and carbon clusters, and in the intercalated state under the graphene film in the close packed planes of the iridium crystal. Field desorption proceeds in different ways. With an increase in the intensity of the applied electric field, the pulse removal of the adsorbate from the surface occurs. With further strengthening of the field in the case of caesium, desorption of adsorbate atoms from the intercalated state occurs. Caesium atoms come out from under the film, diffuse onto the surface of the cluster and are desorbed in the ion form. Barium atoms remain under the graphene film until the cluster is destroyed. The difference in the mechanisms of field desorption from graphene clusters is explained by the presence of a second electron on the valence shell of alkali metal atoms, which provides a chemical bond between the adsorbed atoms and the substrate. The only valence electron of alkali metal atoms during adsorption goes into the metal, and provides an electrostatic bond of the adsorbate with the substrate and electrostatic repulsion of the adatoms among themselves.

About the authors

Dmitrii P. Bernatskii

Ioffe Institute

Email: bernatskii@ms.ioffe.RUS
St. Petersburg, Russia

Victor G. Pavlov

Ioffe Institute

St. Petersburg, Russia

References

  1. Соминский, Г.Г. Многострийные кольцевые полевые эмиттеры с защитными металл-фуллереновыми покрытиями / Г.Г. Соминский, Т.А. Тумарева, Е.П. Тарадаев и др. // Журнал технической физики. - 2019. - Т. 89. - Вып. 2. - C. 302-305. doi: 10.21883/JTF.2019.02.47086.124-18.
  2. Giubileo, F. Field emission from carbon nanostructures / F. Giubileo, A. Di Bartolomeo, L. Iemmo, G. Luongo, F. Urban // Applied Sciences. - 2018. - V. 8. - I. 4. - Art. № 526. - 21 p. doi: 10.3390/app8040526.
  3. Forbes, R.G. Low-macroscopic-field electron emission from carbon films and other electrically nanostructured heterogeneous materials: hypotheses about emission mechanism / R.G. Forbes // Solid-State Electronics. - 2001. - V. 45. - I. 6. - P. 779-808. doi: 10.1016/S0038-1101(00)00208-2.
  4. Шешин, Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов / Е.П. Шешин. - М: Изд-во МФТИ. 2001. - 288 с.
  5. Suchorski, Y. Field ion and field desorption microscopy: principles and applications / Y. Suchorski // In: Surface science tools for nanomaterials characterization; ed. by C.S.S.R. Kumar. - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2015. - P. 227-272. doi: 10.1007/978-3-662-44551-8_7.
  6. Бернацкий, Д.П. Исследование поверхности твердого тела методом полевой десорбционной микроскопии непрерывного действия / Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов // Известия РАН. Серия физическая. - 2009. - Т. 73. - № 5. - С. 713-715.
  7. Автоионная микроскопия: [коллективная монография] / Э.В. Мюллер и др.; под ред. Дж. Рена, С. Ранганатана; пер. с англ. А.Г. Соколова, А.Л. Суворова. - М.: Мир, 1971. - 270 с.
  8. Nanofabrication using focused ion and electron. Principles and applications / ed. by I. Utke, S. Moshkalev, P. Russell. - Oxford: Oxford University Press, 2012. - 380 p.
  9. Gross, H. From the discovery of field ionization to field desorption and liquid injection field desorption/ionization-mass spectrometry-A journey from principles and applications to a glimpse into the future / H. Gross // European journal of Mass Spectrometry. - 2020. - V. 26. - I. 4. - P. 241-273. doi: 10.1177/1469066720939399.
  10. Исаханов, З.А. Модификация свойств поверхности свободных пленок Si-Cu имплантацией ионов активных металлов / З.А. Исаханов, И.О. Косимов, Б.Э. Умирзаков, Р.М. Ёркулов // Журнал технической физики. - 2020. - Т. 90. - Вып. 1. - С. 123-127. doi: 10.21883/JTF.2020.01.48672.202-19.
  11. Williams, D.B. Electron sources / D.B Williams, C.B. Carter. // In: Transmission electron microscopy. A textbook for materials science. - 2nd ed. - Boston: Springer, 2009. - P. 73-89. doi: 10.1007/978-0-387-76501-3_5.
  12. Rut'kov, E.V. Equilibrium nucleation, growth and thermal stability of graphene on solids / E.V. Rut'kov, N.R. Gall // In: Physics and applications of grapheme - Experiments; ed. by S. Mikhailov. - Rijeka, Croatia: InTech, 2011. - P. 209-292. doi: 10.5772/14999.
  13. Галль, Н.Р. Физика поверхности твердых тел. Графен и графит на поверхности твердых тел /Н.Р. Галль, Е.В. Рутьков. - СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. - 160 с. doi: 10.18720/SPBPU/2/si21-350.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).