STRUCTURE ÉLECTRONIQUE DE PETITS AGRÉGATS OBTENUS PAR ÉMISSION IONIQUE SECONDAIRE

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Submitted on 1 Jan 1975

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STRUCTURE ÉLECTRONIQUE DE PETITS AGRÉGATS OBTENUS PAR ÉMISSION IONIQUE

SECONDAIRE

M. Leleyter, P. Joyes

To cite this version:

M. Leleyter, P. Joyes. STRUCTURE ÉLECTRONIQUE DE PETITS AGRÉGATS OBTENUS PAR

ÉMISSION IONIQUE SECONDAIRE. Journal de Physique Colloques, 1975, 36 (C2), pp.C2-29-C2-

29. �10.1051/jphyscol:1975205�. �jpa-00216252�

JOURNAL DE PHYSIQUE

Colloque C2, supplgment au no 4, Tome 36, Avril 1975, page C2-29

STRUCTURE ELECTRONIQUE DE PETITS AGREGATS OBTENUS PAR EMISSION IONIQUE SECONDAIRE

M. LELEYTER et P. JOYES Laboratoire de Physique des Solides, B&. 510 FacultC des Sciences d'Orsay, 91405 Orsay, France

ResurnB.

Les intensites z(x:) ou Z(X;) en ions mol6culaires X: ou X, emis a partir d'une cible solide X soumise A un bombardement ionique primaire prksentent des caractkristiques intkres- santes. Ainsi dans le cas d'elements du Groupe I, les ions positifs et nkgatifs a nombre impair d'atomes ~lr",; sont plus abondants que les ions X;?- a nombre pair d'atomes. Pour les elk- ments du Groupe 11, on constate au contraire une decroissance continue. Pour le Groupe 111 (aluminium) reapparition d'alternances moins marquees que celles du Groupe I mais du meme type. Enfin dans le cas du Groupe IV, le carbone d'une part et le silicium et le germanium d'autre part ont un comportement different

on a en effet

Z(C:N+I)

I(c:N), I(C&+I)

I(C;N) et I(Si;n,l)

I(Sih), 1(~e&1)

z ( G e t ~ ) et une decroissance continue pour les ions Sin et GeL.

On peut expliquer ces observations en calculant les caractbistiques physiques des amas observes

D(x:) Bnergie de cohesion par atome de I'ion X i et AE(Xn) affinite klectronique de la molCcule Xn.

Des calculs dans l'approximation de Huckel montrent en effet, aprks recherche de la forme la plus stable, que l'on a bien, pour les ions du Groupe I par exemple

D(X:xFI)

D ( X ~ ) et AE(XZN*I)

AE(XZN) [l]. Le meme modkle permet aussi d'interprkter les observations faites pour les Groupes I1 et I11 et m6me pour des amas heteronucleaires constitues de melanges d'atomes des Groupes I, I1 et 111, groupements observes lors du bombardement d'alliages [2]. Les calculs entrepris pour le Groupe IV sont plus complexes cause de la tendance qu'ont ces elements

a constituer des orbitales hybridks. Cependant, aprks fixation des constantes de notre mkthode par comparaison

des paramktres introduits dans des calculs de structure de bande du carbone et du silicium solides, on a pu appliquer a nouveau une theorie de type Huckel qui explique bien les alternances observees. Nos rksultats donnent de plus les gkometries les plus stables, elles sont en accord avec les structures solides

hybridation lineaire sp pour Cn n

puis sp2 pour

z

et hybridation sp2 pour Sin et Gen pour n

3 puis sp3 pour n

Abstract. -The intensities z(x:) or I(X3 of ions X: or X, emitted from a solid target X submitted to an ionic bombardment show some interesting features. In the case of Group I ele- ments, the positive and negative ions X:?TI with an odd number of atoms 2

are more abundant than the ions x:T-. To the contrary, the Group I1 element clusters present a conti- nuous decreasing when n increases. For the Group I11 (aluminium) we observe alternations of the same kind as those of Group I, but less pronounced. Finally, in the Group IV the carbon on the one hand and the silicon and the germanium on the other hand have two different behaviours

z(C:N,L)

z(C:N), I(C&I)

I(C&) and 1(Si:N71) < I(s~:N), I(G~&)

z(G~:N) and

continuous decreasing for Sii and Ge,.

These observations can be explained by calculating the physical constants of the observed clusters D(x:) and AE(X,) (D(x~) cohesive energy per atom of X:, AE(Xn) electronic affinity of Xn).

The calculations are undertaken in the Huckel approximation. First we determine for a given par- ticle and a given

the stablest shape, then we compare for various n the physical constants. Our results agree with experiments

for instance in the case of Group I, we obtain D(XPN*I)

D(XPN) and AE(XZN*I)

AE(X2iq) [l]. The same model applies to Groups I1 and I11 and also to hete- ronuclear clusters made up of atoms of these Groups [2].

The calculations undertaken for Group IV are more complex because we have to take into account the formation of hybrids. However, after having fixed the parameters of a Hiickel model by comparison with previous calculations on band structure of solid carbon and silicon, we have obtained the physical constants of the clusters. Generally speaking our results still agree with experiments and the stablest shapes given by our calculation are in agreement with solid structures when n becomes of the order of 10

sp2 hybridization for carbon, sp3 hybridization for silicon and germanium.

[l] LELEYTER, M.

et JOYES,

LELEYTER,

JOYES,

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1975205