Influence of coadsorbed strontium atoms on surface diffusion in lithium submonolayer films on tungsten (112) face = Вплив співадсорбованих атомів стронцію на поверхневу дифузію у субмоношарових плівках літію на грані (112) вольфраму

Abstract

The surface diffusion of lithium atoms in coadsorbed Li–Sr submonolayers on the atomically anisotropic tungsten (112) face is studied, by using the method of scanning contact-potential microscopy. The influence of strongly bound and less mobile Sr adatoms on the diffusion kinetics of more mobile Li atoms is analyzed. Coadsorbed strontium atoms are found to strongly suppress the diffusion of lithium ones. The concentration dependences are obtained for the chemical diffusion coefcients, activation energy, and pre-exponential factor in the Arrhenius equation. Possible mechanisms of surface diffusion in coadsorbed flms are considered, by taking the nature of the lateral interaction between adatoms into account, which is responsible for the formation of long-period chain structures. A conclusion is drawn that the collective mechanisms of difusion, which give rise to the exponential growth of diffusion coefcients, become active as the lithium coverage degree increases so that the film becomes structurally incommensurate with the substrate. The results obtained can be applied to the development of technologies for the modification of physico-chemical properties of surfaces.

Методом сканувальної контактно-потенцiальної мiкроскопiї дослiджено поверхневу дифузiю лiтiю у субмоношарових спiвадсорбованих плiвках Li–Sr на атомно-анiзотропнiй гранi (112) вольфраму. Мета роботи – дослiдження впливу сильно зв’язаних i менш рухливих адатомiв (Sr) на кiнетику дифузiї бiльш рухливих адатомiв (Li). Встановлено, що адатоми стронцiю сильно пригнiчують дифузiю лiтiю. Одержано концентрацiйнi залежностi хiмiчних коефiцiєнтiв дифузiї, енергiї активацiї i передекспонентного множника у рiвняннi Арренiуса. Розглянуто можливi механiзми поверхневої дифузiї у спiвадсорбованiй плiвцi iз урахуванням характеру латеральної взаємодiї адатомiв, яка спричиняє утворення довгоперiодних лан- цюжкових структур. Зроблено висновок про те, що зi збiльшенням концентрацiї лiтiю, коли плiвка стає структурно несумiрною з пiдкладкою, починають дiяти колективнi механiзми дифузiї, якi зумовлюють експонентне зростання коефiцiєнта дифузiї. Результати можуть бути використанi при розробленнi технологiй модифiкацiї фiзико-хiмiчних властивостей поверхонь.