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Spettroscopia IR su superficie Elisabetta Romano Dipartimento di Scienza dei Materiali Università di Milano-Bicocca.

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Presentazione sul tema: "Spettroscopia IR su superficie Elisabetta Romano Dipartimento di Scienza dei Materiali Università di Milano-Bicocca."— Transcript della presentazione:

1 Spettroscopia IR su superficie Elisabetta Romano Dipartimento di Scienza dei Materiali Università di Milano-Bicocca

2 Modi di stretching ( ), in genere oltre 1500 cm -1 Deformazioni o modi di bending Modi di torsione, in genere sotto i 600 cm -1 Overtones Modi di accoppiamento Modi di vibrazione out-of-planein-plane as s in-plane ( ) out-of-plane ( ) twisting wagging rocking scissoring 600 – 1400 cm -1 zona delle impronte digitali

3 FTIR su superficie vantaggi composizione chimica della superficie struttura della superficie (orientazione rispetto al substrato, intorno chimico, informazioni morfologiche) grado dordine (molecole) contaminazione e rugosità non critiche svantaggi bassa sensibilità superficiale (segnale/rumore) interazione con il bulk non immediatamente quantitativa

4 Le geometrie di superficie trasmissione (materiali ad elevata area superficiale) MIR-ATR (riflessione interna multipla sfruttando la riflessione totale attenuata) sistema bi-fasico sistema tri-fasico SR-ATR o GATR (single reflection o grazing angle in riflessione totale attenuata) MIT (trasmissione interna multipla) SEIRS (surface enhanced infrared spectroscopy)

5 ATR: il principio legge di Snell riflessione totale interna in medio IR n Si = 3.4 se n 1 n 2 Si/aria, crit = 16.4°

6 ATR: londa evanescente lintensità decrescente profondità di penetrazione distorsione del segnale at 3400 cm -1

7 ATR: geometria MIR riflessione interna L/w e inc w onda evanescente (non-propagante) d e = cammino ottico effettivo = N d p confronto con dati in trasmissione F. M. Mirabella and N. J. Harrick, Internal Reflection Spectroscopy, Harrick Scientific Corporation, 1985 assorbimento del reticolo (in Si nessun segnale < 1500 cm -1 ) L N, numero di riflessioni

8 Lassorbanza I 0 vs lunghezza donda il problema della reference il cammino ottico e la concentrazione

9 MIR in sistemi bi o trifasici elemento riflettente diverso da substrato attivo sensibilità sotto il ML libera scelta del prisma campioni opachi o spessi contatto ottico elemento riflettente coincidente con substrato attivo sensibilità sotto il ML preparazione addizionale del campione materiale del prisma obbligato trifasico bifasico

10 La superficie di H-Si(100) prisma preparato in laboratorio 4 carte vetrate 4 paste diamantate (ultima di ¼ m) RCA ossidazione termica in O 2 annealing in Ar rugosità ignota idrogenazione finale in HF-last (soluzione a pH ~ 4.2) geometria: ATR-MIR

11 La superficie di H-Si(100) prisma dopo ossidazione in Ar a 400°C come reference I 0 forte contaminazione acqua fisisorbita (banda tra 3000 e 3500 cm -1 e banda a 1650 cm -1 ) gruppi SiOH non riconoscibili gruppi O x SiH 4-x

12 La decomposizione delle bande troncare lo spettro nella regione di interesse baseline Fourier Self Deconvolution filtro larghezza filtro rumore non funziona su bande troppo larghe o poco intense metodo della derivata seconda numero di picchi rumore decomposizione dei picchi assorbanze integrali dipende dalloperatore bandshape

13 IR quantitativo? segnale relativo standard interno curve di concentrazione confronto con assorbanza di superficie perfetta ogni FTIR è unisola

14 La superficie di H-Si(100) as mono-idruro 2065 cm -1 s mono-idruro 2084 cm -1 s di-idruro 2098 cm -1 as di-idruro 2115 cm -1 as tri-idruro 2134 cm -1 faceting lungo la 111

15 MIT interfaccia sepolta trasmissione per tunneling (d<< ) enhancement dei modi normali allinterfaccia rispetto ai paralleli Si/SiO x I /I // ~40-50 MIT =45° la componente normale dellassorbimento è maggiore in geometria MIT che MIR Si/SiO x I (MIT/MIR) ~28 MIT =45°) superficie stabile M.K. Weldon, Y.J. Chabal, D.R. Hamann, S.B. Christman, E.E. Chaban, and L.C. Feldman, – J. Vac. Sci. Technol. B, 14, 3095, (1996)


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