王 萍，解廷月

(山西大同大学物理与电子科学学院，山西大同037009)

自从1927年戴维孙 (C.J.Davisson)和革末(L.H.Germer)发现电子衍射现象以来，反射式高能电子衍射(RHEED)就作为最主要的手段之一被用来研究薄膜的表面结构和生长行为[1]。作为分子束外延(MBE)设备的标准外设，RHEED被广泛地应用于研究半导体、超晶格以及薄膜的生长和制备。RHEED是高能电子(5～50 keV)以很小的角度(0°～4.0°)掠入射到样品的表面上，虽然弹性散射回来的电子经过了较长的距离但是电子的穿透深度仍限于表面若干原子层。由于电子束是掠入射的，因而衍射装置与薄膜制备装置在空间位置方面干扰较少，可以原位、实时地监测薄膜的生长过程和生长模式，给出薄膜结晶质量、表面平整度等信息[2]。因此，将RHEED(尤其是高气压RHEED)引入薄膜制备装置对高质量薄膜的生长有着积极的指导意义。

本文主要介绍RHEED的基本原理以及利用RHEED在高真空和高氧压情况下原位、实时观察氧化物薄膜的生长过程。

1 实验原理和仪器

根据衍射运动学原理，只有当衍射电子束波矢k与掠射电子束波矢k0之差为一倒易点阵矢量G时，衍射过程才可以发生。在只考虑弹性散射的情况下，即我们可以用倒空间中爱瓦尔德球(Ewald ball)的几何结构来研究该衍射过程。

入射波矢的大小与电子能量之间的关系为[2]

其中，ħ为普朗克常数、m0为电子质量、E为电子能量、c为真空光速。当入射电子的能量为20 keV时，其入射波矢k0=785 nm-1，比一般材料的倒格矢要大几十倍到几百倍，这就意味着爱瓦尔德球几乎是以一个平面的形式与倒易晶格的头几个布里渊区相交的。……