הצגת המקור של הדף "עקיפת אלקטרונים גבוהי-אנרגיה מוחזרים"

[[קובץ:RHEED.svg|טקסט=Reflection high-energy electron diffraction schematic description|ממוזער|איור 1: תיאור סכמתי של מערך ה-RHEED המורכב מתותח אלקטרונים (משמאל), מהדגם (במרכז) ומגלאי (מימין). האלקטרונים הנורים מהתותח פוגעים בדגם בזווית θ. פני השטח של הדגם גורמים להחזרה ולעקיפה (דיפרקציה) של האלקטרונים הפוגעים, ובהגיעם לגלאי הם יוצרים את תבנית ה-RHEED. הקרן המוחזרת (ספקולרית) מהמדגם בזווית θ מסומנת בחץ הכחול התחתון מימין.]]'''עקיפת אלקטרונים גבוהי-אנרגיה מוחזרים''' ('''reflection high energy electron diffraction'''; או בקיצור '''RHEED''') היא טכניקה המשמשת לאפיון פני השטח של חומרים [[גביש]]יים. במערכות אפיון בשיטת RHEED אוספים מידע בעיקר משכבת פני השטח של הדגם ה[[מוצק]]. עובדה זו מבדילה אותה משיטות [[אפיון חומרים]] אחרות המסתמכות גם הן על [[עקיפה]] (דיפרקציה) של [[אלקטרונים]] בעלי [[אנרגיה]] גבוהה, כמו [[מיקרוסקופ אלקטרונים חודר]] (TEM). שיטה אחרת לאפיון של פני שטח המסתמכת על עקיפת אלקטרונים היא שיטת ה-[[התקן האמריקאי לבנייה ירוקה LEED|LEED]]{{כ}} (low-energy electron diffraction), אך היא משיגה את רגישות פני השטח באמצעות שימוש באלקטרונים באנרגיה נמוכה.

ניסוי ה-RHEED הראשון נערך ב-1928 על ידי Nishikawa ו-Kikuchi,<ref>{{צ-מאמר|מחבר=S. Nishikawa and S. Kikuchi|שם=The Diffraction of Cathode Rays by Calcite|כתב עת=Proceedings of the Imperial Academy|כרך=4/8|שנת הוצאה=1928|עמ=475-477|קישור=https://www.jstage.jst.go.jp/article/pjab1912/4/8/4_8_475/_article}}</ref> בו הם רצו לבדוק האם תבניות הדיפרקציה שאותן ראה קיקוצ'י עבור קרן אלקטרונים חודרת<ref>{{צ-מאמר|מחבר=S. Kikuchi|שם=Diffraction of Cathode Rays by Mica Part III|כתב עת=Proceedings of the Imperial Academy|כרך=4/7|שנת הוצאה=1928|עמ=354-356|קישור=https://www.jstage.jst.go.jp/article/pjab1912/4/7/4_7_354/_article/-char/en}}</ref> מתקבלות גם עבור אלקטרונים מוחזרים מפני השטח. בהמשך נעשו מחקרים רבים להבנת הזוויות והעוצמות של קרני העקיפה השונות ב-RHEED. אבל רק ב-1970, בעקבות תמונת RHEED בודדת שהופיעה בסקירה<ref>{{צ-מאמר|מחבר=A. Y. Cho|שם=Morphology of Epitaxial Growth of GaAs by a Molecular Beam Method: The Observation of Surface Structures|כתב עת=J. Appl. Phys.|כרך=41/7|שנת הוצאה=1970|עמ=2780–2786|קישור=https://pubs.aip.org/aip/jap/article/41/7/2780/503845/Morphology-of-Epitaxial-Growth-of-GaAs-by-a}}</ref> על השיטה החדשנית (אז) [[אפיטקסיית קרן מולקולרית]] (MBE), הוכרה חיוניות השיטה בניטור ובקרה ב[[אפיטקסיה]]. בסקירה הזו הוראה, שעבור [[גליום ארסניד|GaAs]], המגדל יכול לוודא באמצעות ה-RHEED האם ומתי סולקה התחמוצת הטבעית מפני ה[[מצע (מדעי החומרים)|מצע]], האם תנאי הגידול הם עשירים ב-[[גליום|Ga]] או ב-[[ארסן|As]], והאם הגידול מתרחש בצורה [[מרחב דו-ממדי|דו-ממדי]]<nowiki/>ת, כמתוכנן, או שמתפתחים על פני השטח איים תלת-ממדיים. מאוחר יותר הוראה שאפשר באמצעות ה-RHEED לקבוע את קצב האפיטקסיה.

אלקטרוני ה-RHEED נורים באנרגיה גבוהה (5–40 קילו-[[אלקטרון וולט|אלקטרון-וולט]]) מ[[תותח אלקטרונים]] אל עבר הדגם בזווית לוחכת (1°-3°), כמוראה באיור 1. אלקטרונים אלו מוחזרים ועוברים עקיפה (דיפרקציה) מפני השטח של הדגם, ויוצרים תבנית על מסך [[פוספורסצנציה|פוספורסנטי]] בצד המערכת שמנגד לתותח האלקטרונים (איור 2). את התבנית הזו ניתן להקליט באמצעות [[מצלמת וידאו|מצלמת]] [[CCD]] לניתוח איכותי וכמותי בזמן אמת, או במועד מאוחר יותר. בגלל זווית הפגיעה הרדודה של קרן האלקטרונים, העברת האנרגיה ב[[אנך|ניצב]] לפני השטח מינימלית, ובעיקר מפוזרים האלקטרונים אלסטית (ללא איבוד אנרגיה) רק מכמה שכבות אטומיות בודדות של החומר בקרבת פני השטח שלו. עובדה זו הופכת את טכניקת RHEED להיות רגישה מאוד ל[[מבנה גבישי|סידור הגבישי]] על פני השטח, ובכך היא מספקת מידע מבני לגבי פני שטח הגביש הנחקר.

כמו LEED גם ה-RHEED פועלת בסביבה של [[ואקום אולטרה-גבוה|ואקום על-גבוה]] (ultra high vacuum - UHV), מכיוון שמולקולות האוויר מאיטות במהירות את האלקטרונים שבקרן. היתרון של שיטת ה-RHEED על פני LEED הוא שאין בה אביזרים בדרכם של האלקטרונים המוחזרים מפני השטח כב-LEED, כך שניתן להשתמש בה במהלך גידול שכבות דקות על משטחי מוצק ([[אפיטקסיה]]) כמו במהלך MBE או {{קישור שפה|2=Pulsed laser deposition|3=Pulsed laser deposition}} (PLD). זהו היישום העיקרי של RHEED.

== פענוח תבנית RHEED ==
[[קובץ:Ewald_sphere_construction_in_Reflection_high-energy_electron_diffraction_(RHEED).svg|טקסט=Ewald sphere construction in Reflection high-energy electron diffraction (RHEED)|ממוזער|איור 2: הצגה סכמטית של בניית כדור אוואלד (Ewald sphere construction) ותבנית דיפרקצית RHEED במבט מהצד.]]
להבנת הדיפרקציה של אלקטרונים מגבישים (דו-ממדיים או תלת-ממדיים) משתמשים בבניית {{קישור שפה|2=Ewald's sphere|3=כדור אוואלד}} (Ewald sphere): כדור שמרכזו ממוקמם בראשית של [[סריג הופכי|הסריג ההופכי]] של הגביש, ושרדיוסו שווה לו[[וקטור (פיזיקה)|וקטור]] <math>k = 2\pi/\lambda</math> של האלקטרון הפוגע (<math>\lambda</math> הוא אורך הגל של האלקטרונים). כדור זה יפיק דיפרקציה כאשר הוא חוצה נקודה בסריג ההופכי. הבנייה של כדור אוואלד ותבנית הדיפרקציה המתקבלת מוצגות באיור 2.[[קובץ:TiO2 Good Surface.gif|טקסט=A RHEED pattern obtained from electron diffraction from a clean TiO2 (110) surface. The bright spots indicate where many electrons reach the detector. The lines that can be observed are Kikuchi Lines.|ממוזער|תמונה 1: תבנית RHEED המתקבלת מפני שטח נקיים של TiO<sub>2</sub> (110). הקיום של נקודות על פני קשת מצביע על פני שטח חלקים. הקווים הבהירים הישרים שבתמונה הם {{קישור שפה|2=Kikuchi lines (physics)|3=קווי קִיקִוּצִ'י}}.]]עבור החומרים הרגילים המגודלים ב-MBE ו-PLD, ועבור אנרגיות טיפוסיות של אלקטרוני RHEED, כדור אוואלד גדול בהרבה מהמרווחים בין הנקודות בסריג ההופכי. עבור משטח שטוח לחלוטין, הופכות הנקודות של הסריג ההופכי לקווים, או מוטות (rods). לכן, משטח שטוח לחלוטין עם מקור אלקטרונים [[מונוכרומטיות|מונוכרומטיים]] אידיאלי צריך לייצר "נקודות" היכן שכדור אוואלד פוגש את המוטות של הסריג ההופכי. על מסך ה-RHEED תתקבלנה סדרה של נקודות החזרה על קשת (תמונה 1).
[[קובץ:TiO2 Terraced and Streaked RHEED Pattern.gif|טקסט=Streaked RHEED pattern from the TiO2 (110) surface. The sample had a terraced surface, which caused noticeable streaking compared to the RHEED pattern from the flat TiO2 (110) surface shown above|ממוזער|תמונה 2: תבנית RHHED מפני שטח TiO<sub>2</sub> עם זווית קטנה ביחס למישור (110), ולכן היו עליהם מדרגות שגרמו לנקודות העקיפה להתארך לפסים (streaks).]]
[[קובץ:RHEED patterns for different surfaces.png|ממוזער|איור 3: סוגים שונים של פני השטח ותבניות ה-RHEED המתקבלות מהם. משמאל: פני שטח חלקים, ותבנית RHEED של כתמים מסודרים על קשת. באמצע: פני שטח מחוספסים או מדורגים, ותבנית RHEED של כתמים מוארכים (streaks). מימין: איים תלת-ממדיים על פני השטח, ותבנית של נקודות מפוזרות.]]
למרות זאת, בשל הפילוג הבלתי נמנע באנרגיות האלקטרונים, התנודות של האטומים, וגודלו הסופי של כדור אוואלד ביחס למרווחים בין המוטות, כדור אוואלד הוא למעשה קליפה דקה, ומוטות הסריג ההופכי הם [[גליל (גאומטריה)|גליל]]<nowiki/>ים דקים מאוד. אפקטים אלו הופכים את תבנית העקיפה המתקבלת ממשטחים חלקים לאוסף של כתמים המסודרים על גבי קשת. כאשר פני השטח מחוספסים בקנה מידה אטומי, כולל כשיש עליהם מדרגות, מתקבלת תמונת RHEED הכוללת "פסים" (streaks), כמו שרואים, למשל, בתמונה 2. תבנית RHEED המורכבת מכתמים מפוזרים שלא על קשת מצביעה על קיום איים תלת-ממדיים על פני השטח הנבדקים. במקרה זה קרן האלקטרונים מצליחה לחדור לצובר (bulk) התלת-ממדי של האיים למרות הזווית הלוחכת, ומתקבלת תמונת עקיפה כמו ב{{קישור שפה|2=Electron diffraction|3=עקיפת אלקטרונים}} או ב[[קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן|עקיפת קרני-X]] מגביש תלת-ממדי. מבנה פני השטח עבור שלושת המקרים: פנים חלקים, מחסוספסים או מדורגים, והמכוסים באיים תלת־ממדיים מוראים באיור 3, ביחד עם תבניות ה-RHEED המתאימות להם.
[[קובץ:SurfaceReconstruction.png|טקסט=Surface reconstruction of the atoms in a solid. The position and symmetry of the surface layers of atoms (red) is changed relative to the bulk positions (blue) (schematic drawing; geometry inspired by the reconstructed Si(100)-(2x1) surface).|ממוזער|איור 4: תיאור סכמתי של הרקונסטרוקציה של האטומים שעל פני השטח של מוצק. המיקום והסימטריה של שכבות האטומים על פני השטח (כדורים אדומים) שונה יחסית למקומות של האטומים בצובר (bulk) המוצק (כדורים כחולים). בכיוון המתואר המחזוריות של הכדורים האדומים כפולה מזו של הכחולים. ולכן בכיוון זה הרקונסטרוקציה היא x2. אם בכיוון הניצב לאטומי השטח אותו מיקום כמו בצובר (רקונסטרוקציה x1), אז הרקונסטרוקציה המשטחית הכוללת היא (2x1). זו רקונסטרוקציה אופיינית לפני השטח Si (100), למשל.]]

=== רקונסטרוקציה משטחית ===
באופן כללי, בפני השטח של הגביש לא נשמר סידור ה[[אטום|אטומים]] כפי שקיים בצוברו. זאת, בגלל ה[[קשר כימי|קשר]]<nowiki/>ים המתנדנדים הקיימים על פני השטח. המשטחים נוטים להתעוות, להסתדר מחדש, כדי להוריד את האנרגיה שלהם, ולספק את "תאוותם" של כל הקשרים הבלתי רוויים שעל פניהם. התוצאה היא תבנית חדשה של האטומים על פני השטח - {{קישור שפה|2=Surface reconstruction|3=רקונסטרוקציה משטחית}} (איור 4). מבנה [[תא יחידה|תא היחידה]] החדש בפני השטח תלוי בגורמים כמו הכיוון הגבישי של פני השטח, הטמפרטורה שלהם, והשטף של כל האטומים הפוגעים בו.

=== סימון ווד (Wood Notation) ===
[[קובץ:Wood Notation.png|טקסט=Wood Notation|ממוזער|איור 5: מבנה תא היחידה של צובר הגביש (עיגולים שחורים) ושל פני השטח שהסתדרו מחדש (רקונסטרוקציה, מעגלים כחולים) והווקטורים שלהם המשמשים בסימון ווד (Wood notation), הניתן בביטוי המתמטי.]]
את היחס בין תא היחידה של הסידור מחדש (הרקונסטרוקציה) על פני השטח לתא היחידה הבסיסי של צובר הגביש מבטאים פעמים רבות באמצעות סימון ווד (Wood notation, איור 5):<ref>{{צ-מאמר|מחבר=E. A. Wood|שם=Vocabulary of surface crystallography|כתב עת=J. Appl. Phys.|כרך=35/4|שנת הוצאה=1964|עמ=1306-1312|קישור=https://pubs.aip.org/aip/jap/article/35/4/1306/164680/Vocabulary-of-Surface-Crystallography}}</ref>

<math>X(hkl) \Bigl(\frac{|a_0|}{|a_s|} \times\frac{|b_0|}{|b_s|}\Bigr) - R\phi{}^\circ</math>

היכן ש-<math>X</math> הוא החומר שלפני השטח שלו מתייחסים, ו-<math>(hkl)</math> הם [[אינדקס מילר|אינדקסי מילר]] של המישור של פני שטח אלו. הווקטורים של תא היחידה של פני השטח שסודרו מחדש הם: <math>a_0, b_0</math>, ואילו של תא היחידה המשטחי של הצובר (כלומר של פני השטח אם לא היה מתרחש סידור מחדש) הם: <math>a_s, b_s</math>. אם הווקטורים של שני תאי היחידה המשטחיים הללו אינם [[ישרים מקבילים|מקבילים]], מציינים זאת על ידי הוספת <math>R</math>, ואת הזווית בין שני תאי היחידה הללו, <math>\phi</math>, במעלות.

בדוגמה שבאיור 5 שני תאי היחידה מקבילים, והווקטורים של תא היחידה בסידור מחדש גדולים פי שלושה מאלו של הצובר בשני הכיוונים. לכן, הרקונסטרוקציה היא: <math>X(hkl){} (3\times3)</math>.

=== תבנית RHEED של פני שטח עם רקונסטרוקציה משטחית ===
פני שטח שעברו רקונסטרוקציה, כך שהמבנה שלהם שונה מזה של החומר הבסיסי, יובילו, בתבנית ה-RHEED, לכתמי עקיפה נוספים לאלו שנובעים מהגביש התלת-ממדי שמתחתיהם. תא היחידה המשטחי גדול יותר מזה של הצובר בסריג האמיתי, ולכן נותן בסריג ההופכי מוטות שנמצאים בין המוטות של הצובר.
[[קובץ:2x4 reconstruction and RHEED patterns.png|ממוזער|איור 6: למעלה: תבניות RHEED סכמתיות כשקרן האלקטרונים בכיוון [110] (משמאל), וכשהיא בכיוון [110-] (מימין), שמתקבלות מפני שטח עם רקונסטרוקציה (2x4), כמוראה למטה. תבנית הצובר מצוינת בעיגולים שחורים, ותבנית פני השטח בעיגולים כחולים. תאי היחידה המשטחיים של הצובר ושל שכבת פני השטח מצוינים על ידי הריבוע השחור והמלבן הכחול, בהתאמה.]]
איור 6 מראה תיאור סכמתי של פני שטח עם רקונסטרוקציה (2x4) ואת תבניות ה-RHEED (הסכמתיות) שתתקבלנה מפני שטח אלו. קרן האלקטרונים מזהה את וקטור הרקונסטרוקציה שבניצב לה. לכן, כשהקרן מכוונת בכיוון [110] היא רואה מחזוריות x2. במקרה זה המחזוריות בסריג ההופכי היא 1/2, לכן בין כל שני כתמים של העקיפה מתא היחידה המשטחי של הצובר (הרקונסטרוקציה 1x1) יתקבל בתבנית ה-RHEED כתם נוסף מהעקיפה של תא היחידה של פני השטח שעברו רקונסטרוקציה. כשקרן האלקטרונים של מערכת ה-RHEED מכוונת בכיוון הניצב, [110-], היא תראה את המחזוריות x4, ולכן בתבנית ה-RHEED יופיעו כעת שלושה כתמים נוספים לכתמי הרקונסטרוקציה 1x1. מאחר שהסידור מחדש הוא רק של האטומים שעל פני השטח הכתמים הקשורים בהם יהיו חלשים יותר בתבנית העקיפה המתקבלת, מאשר הכתמים המשוייכים לתאי היחידה המשטחיים של השכבות האטומיות שמתחת לפני השטח ושנדגמות על ידי ה-RHEED. הרקונסטרוקציה 2x4 שכיחה ב[[מוליכים למחצה]] עם מבנה תא יחידה [[ספלריט|צינקבלנדה]] ([[ספלריט]]), כדוגמת GaAs. [[קובץ:Si111 7x7 ReconstructionB.png|טקסט=RHEED pattern of a reconstructed silicon (111) 7x7 surface. The stronger spots are from the bulk and basic surface cell, the weaker ones are from the reconstruction|ממוזער|תמונה 3: תבנית RHEED מפני שטח Si (111) עם רקונסטרוקציה 7x7. הנקודות בעוצמה גבוהה הן מצובר (bulk) הגביש, והחלשות הן מתא היחידה של הרקונסטרוקציה (האטומים המסודרים מחדש) על פני השטח]]
הרוקנסטרוקציות יכולות להיות מסובכות יותר מהדוגמאות שניתנו למעלה. בהתאם, גם תבנית ה-RHEED תהיה מסובכת יותר. תמונה 3, למשל, מראה את תבנית ה-RHEED מפני שטח חלקים של [[Si]] (111) עם רקונסטרוקציה 7x7.

== אוסצילציות RHEED וקביעת קצב הגידול באפיטקסיה ==
[[קובץ:Oscilatting function.gif|טקסט=RHEED oscillations (schematic)|ממוזער|איור 7: מודל של תנודות העוצמה של קרן RHEED בזמן הגידול ב-MBE.]]
ברישום של עוצמת קרן ה-RHEED המוחזרת או מפוזרת מפני השטח במהלך גידול MBE מתגלות תנודות (איור 7). תנודות (אוסצילציות) אלו ב-RHEED (וב-LEED) התגלו בו זמנית על ידי מספר קבוצות בתחילת [[שנות ה-80 של המאה ה-20]].<ref>{{צ-מאמר|מחבר=J.J. Harris, B A. Joyce, and P.J. Dobson|שם=Oscillations in the surface structure of Sn-doped GaAs during growth by MBE|כתב עת=Surface Science|כרך=103/1|שנת הוצאה=1981|עמ=L90-L96|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0039602881900911}}</ref><ref>{{צ-מאמר|מחבר=C. E.C. Wood|שם=RED intensity oscillations during MBE of GaAs|כתב עת=Surface Science|כרך=108/2|שנת הוצאה=1981|עמ=L441-L443|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0039602881904398}}</ref><ref>{{צ-מאמר|מחבר=K.D. Gronwald and M. Henzler|שם=Epitaxy of Si(111) as studied with a new high resolving LEED system|כתב עת=Surface Science|כרך=117/1-3|שנת הוצאה=1982|עמ=180-187|קישור=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0039602882904988}}</ref><ref>{{צ-מאמר|מחבר=J. M. Van Hove; C. S. Lent; P. R. Pukite; P. I. Cohen|שם=Damped oscillations in reflection high energy electron diffraction during GaAs MBE|כתב עת=J. Vac. Sci. Technol. B|כרך=1/3|שנת הוצאה=1983|עמ=741–746|קישור=https://pubs.aip.org/avs/jvb/article-abstract/1/3/741/420091/Damped-oscillations-in-reflection-high-energy?redirectedFrom=fulltext}}</ref><ref name=":0">{{צ-מאמר|מחבר=J. H. Neave, B. A. Joyce, P. J. Dobson and N. Norton|שם=Dynamics of film growth of GaAs by MBE from Rheed observations|כתב עת=Applied Physics A|כרך=31|שנת הוצאה=1983|עמ=1-8|קישור=https://link.springer.com/article/10.1007/BF00617180}}</ref>

פרופ' {{קישור שפה|2=John R. Arthur Jr.|3=ג'ון ארת'ור}}, מחלוצי הפיתוח של שיטת ה-MBE ביחד עם {{קישור שפה|2=Alfred Y. Cho|3=אַל צ'וֹ}} (ממציא שיטת ה-MBE) ב[[מעבדות בל]] ב[[ניו ג'רזי]], מתאר את הדרך בה חזה לראשונה בתנודות ה-RHEED (אז במפעל של [[פרקין-אלמר]] ב[[סיינט פול|סיינט-פול]] – [[מיניאפוליס]], [[מינסוטה]]):

{{ציטוט|תוכן=אני זוכר בבירור ליל סערה חשוך במינסוטה (למעשה הייתה זו סופת שלגים עזה), כאשר ל. קרטיס שנון (L. Curtis Shannon) ואני ניסינו את מכונת ה-MBE החדשה שלנו. כיבינו את תאורת החדר כדי לשפר את התצפית במסך ה-RHEED; בגלל הסערה החדר היה חשוך כמעט לגמרי. כאשר שנון פתח את החסם השולט בתנור הגליום כדי להתחיל את הגידול, צפינו בתדהמה בנקודות העקיפה (הדיפרקציה) שזוהרן פָּעַם (pulsed). כשהמשכנו בגידול הפכו קרני העקיפה יציבות, אבל אחרי שכיבינו את קרן הגליום לתקופת מה, ואחר כך התחלנו את הגידול מחדש, צפינו באותה תופעה. היינו המומים, ללא כל מושג לגבי ההסבר לתופעה. זרם קבוע של מבקרים בא אלינו בימים הבאים לחזות בתופעה המוזרה, אבל אף לא אחד הצליח להסביר אותה. באותו זמן לא ידענו, ששתי קבוצות אחרות, אחת באנגליה, והאחרת במרחק מיילים בודדים מאיתנו, באוניברסיטה של מינסוטה, הציעו הסבר מאוד מעניין להתנהגות מדהימה זו."|מקור=J. R. Arthur, "Molecular beam epitaxy", Surf. Sci. 500 (2002) 189-217}}פרופ' ארתור מתכוון לקבוצה במעבדות של [[פיליפס]] ב[[אנגליה]] (J. H. Neave ו-B. A. Joyce, לימים שניהם מ[[אימפריאל קולג'|הקולג' הקיסרי בלונדון]]), ו-P. J. Dobson ו-N. Norton (מהקולג' ההוא) ולקבוצה של Van Hove, Lent, Pukite, ו-Cohen מ[[אוניברסיטת מינסוטה]] במיניאפוליס. הקבוצה הראשונה פרסמה את ההסבר שלה (המלא והמפורט יותר) בפברואר 1983, חודשיים לפני השנייה. שתי קבוצות נוספות של Harris, Joyce ו-Dobson (ממעבדות פיליפס ומהקולג' הקיסרי) ושל Wood (מ[[אוניברסיטת קורנל]]) פרסמו את התופעה כבר בשנת 1981, אך הסבריהם לוקים בחסר. קבוצה נוספת, של Gronwald ו-Henzler מ[[אוניברסיטת לייבניץ בהנובר|האוניברסיטה הטכנית של הנובר]], שצפתה בתופעה בניסיונות LEED, פרסמה אותה עם הסבר ראשוני בשנת 1982.
ההסבר של ניב וחבריו לתופעת האוסצילציות בעוצמת ה-RHEED היה כדלהלן:<ref name=":0" /> לפני תחילת הגידול פני השטח של המצע חלקים ברמה אטומית וההחזרה והעקיפה של האלקטרונים היא, לכן, עוצמתית. עם התחלת הגידול, מתחיל הגירעון של איים דו-ממדיים וחלק מהקרן מפוזר. עקב פיזור זה יורדת עוצמת ה-RHEED הנקלטת על המסך או הגלאי. עם התקדמות הגידול, נוצרים עוד גרעינים דו-ממדיים ועוצמת ה-RHEED ממשיכה לרדת. עוצמת ההחזרה או הדיפרקציה מגיעה למינימום כששטח האיים שווה לשטח המצע החשוף. בהמשך הגידול האיים מתחילים להתמזג, כך ששטח האיים השטוחים גָדֵל, ואילו זה של פני השטח החשופים קָטֵן. העוצמה עולה שנית. כאשר פני השטח התכסו לגמרי העוצמה מגיעה שוב לְמקסימום, ועם התחלת המחזור הבא של גרעון וגידול האיים הדו-ממדיים היא יורדת שוב. כל המהלך הזה מוראה באיור 7 ובסרט הווידאו 1. על מנת להבטיח קבלת האוסצילציות משתמשים במצעים שחתוכים במדויק במישור גבישי ראשי (מישור סינגולרי) שאם לא כן, הקיום של מדרגות על פני השטח עלול להפריע לקיום המנגנון של יצירת איים דו-ממדיים והתמזגותם.<ref>{{צ-מאמר|מחבר=J. H. Neave, P. J. Dobson, B. A. Joyce and J. Zhang|שם=Reflection high‐energy electron diffraction oscillations from vicinal surfaces – a new approach to surface diffusion measurements|כתב עת=Appl. Phys. Lett.|כרך=47/2|שנת הוצאה=1985|עמ=100-102|קישור=https://pubs.aip.org/aip/apl/article/47/2/100/50586/Reflection-high-energy-electron-diffraction}}</ref>[[קובץ:KSA 400 RHEED Oscillations.webm|ממוזער|וידאו 1: צפייה ורישום של אוסצילציות RHEED במערכת kSA400. בצד שמאל למעלה רואים את תמונת המסך הפלואורסצנטי של מערכת ה-RHEED. בשאר המסכים רואים רישום בזמן אמת של התפתחות התנודות, התאמה על פי קצב גידול מחושב, והעוצמות בזמן אמת.]]
תנודות ה-RHEED עוקבות אחרי בניית השכבות האטומיות זו אחר זו, כשכל מחזור מייצג בנייתה של שכבה אטומית אחת. מסיבה זו אוסצילציות ה-RHEED הן כלי חשוב לחישוב קצב הגידול באפיטקסיה.

כפי שניתן לראות באיור 7 ובווידאו 1 עוצמת התנודות דועכת עד להיעלמותן המוחלטת. מעשית אף מחזור לא מסתיים בשכבה מלאה לגמרי. שכן איים מתחילים להתגרען על גבי השכבה לפני שכל האיים הדו-ממדיים בה התמזגו לגמרי, ופני השטח נהיים מחוספסים. כפי שתיאר ארת'ור, אם בתום הגידול השכבה נשארת בטמפרטורת הגידול, יכולים פני השטח המחוספסים להתארגן מחדש, ליצירת שכבה חלקה מלאה כמעט לגמרי, והעוצמה עולה בחזרה, כמעט לערכה ההתחלתי. בגידול מחדש בשלב זה, תופענה שוב התנודות.

== ראו גם ==
* [[עקיפה]]
* [[קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן]]
* [[מיקרוסקופ אלקטרונים חודר]]
* [[אפיון חומרים]]
* [[ננומטרולוגיה|ננמטרולוגיה]]
* [[אפיטקסיה]]

== לקריאה נוספת ==
<div class="mw-content-ltr">
* A. Ichimiya and P. I. Cohen, '''Reflection High Energy Electron Diffraction,''' Cambridge University, UK 2004, {{ISBN|0521453739}},
</div>

== קישורים חיצוניים ==
{{ויקישיתוף בשורה|שם=Category:Electron diffraction|תצוגה=עקיפת אלקטרונים}}{{ויקישיתוף בשורה|שם=Category:X-ray diffraction|תצוגה=קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן}}
* {{קישור כללי|כתובת=https://www.youtube.com/watch?v=aodfPP2qQ8M|הכותב=Juan Pablo Franco Berrones|כותרת=מעקב אחרי אוסצילציות RHEED בגידול}}
* {{קישור כללי|כתובת=https://www.youtube.com/watch?v=Lo-2Uu-uML0|הכותב=k-Space Associates|כותרת=מעקב אחרי אוסצילציות RHEED בגידול InAs על GaAs}}
* {{קישור כללי|כתובת=https://www.youtube.com/watch?v=YyBJFDqeW2Y|הכותב=k-Space Associates|כותרת=מעקב אחרי אוסצילציות RHEED בגידול}}
* {{קישור כללי|כתובת=https://www.youtube.com/watch?v=kD7gbXsNWiY|הכותב=Jishnu Ganguly|כותרת=תבניות RHEED מפני שטח GaAs (100) תוך כדי סיבוב (רקונסטרוקציה 2x4)}}
* {{קישור כללי|כתובת=https://www.youtube.com/watch?v=BXdC0NhAMBY|הכותב=Chimie|כותרת=רקונסטרוקציה 7x7 מפני שטח Si (111)}}

== הערות שוליים ==
<div class="mw-content-ltr">
{{הערות שוליים}}
</div>
{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:קריסטלוגרפיה]]
[[קטגוריה:מכשירי מדידה]]
[[קטגוריה:הנדסת חומרים]]
[[קטגוריה:פיזיקה של חומר מעובה]]