Рентгеновская фотоэлектронная дифракция и голография поверхностей слоистых кристаллов халькогенидов титана и висмута

Цель исследования - развитие методов рентгеновской фотоэлектронной дифракции и голографии для структурного анализа поверхности твердых тел. В качестве объектов исследования выступают поверхности (111) слоистых кристаллов халькогенидов 1T-TiSe₂, Bi₂X₃ (X: Se, Te). В случае халькогенидов висмута изучаются как чистая поверхность, так и ее модификация железом, кобальтом и индием. Разработана методика исследования структуры поверхности комбинацией методов рентгеновской фотоэлектронной дифракции (РФД) и фотоэлектронной голографии (ФГ). Установлено, что имеет место структурная деформация верхних слоев поверхности (001) 1T-TiSe₂. Это связано с релаксационными эффектами на поверхности, структурными дефектами и отслаиванием верхнего Se-Ti-Se структурного блока от матрицы кристалла. Деформация решетки верхнего структурного слоя 1T-TiX₂ (X : S, Se) в виде растяжения в базисной плоскости или сжатия вдоль нормали к поверхности приводит к снижению коэффициента c0/a0, что объясняет наблюдаемую с помощью метода фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением энергетическую щель между Se(S) p и Ti 3d зонами. Установлено, что существующая гипотеза образования бислоев висмута на поверхности (111) Bi₂Se₃ при сколе в вакууме неверна, на поверхности слоистых кристаллов халькогенидов висмута расположен пятислойный структурный блок с атомами халькогена (Se, Te) в первом слое. При этом релаксация поверхностных слоев (111) Bi₂Te₃ и (111) Bi₂Se₃ колеблется в пределах нескольких процентов, что укладывается в рамки точности метода. При модификации поверхности индием, он располагается в решетке Bi₂Se₃ на позициях висмута. В результате адсорбции Fe на поверхность (111) Bi₂Te₃ (в вакууме) часть атомов железа проникает под поверхность халькогенида висмута и занимает междоузельные позиции под первым и вторым слоями теллура. Предложенная на основе РФД и ФГ данных модель поверхностного интерфейса Fe/(111)Bi₂Te₃ хорошо согласуется с результатами квантовохимических расчетов. Определены параметры структуры ряда кристаллов слоистых халькогенидов - (001) TiSe₂, (111) Bi₂Te₃, (111) Bi₂Se₃, Bi₂Se₃(In10%) и адсорбционных структур - Co, Fe на (111) Bi₂Te₃, (111) Bi₂Se₃.