- •Рекомендуемая литература
- •1.1. Значение исследований поверхности
- •XIX - первая половина ХХ века
- •Роль поверхностных явлений
- •Катализ
- •Твердотельная электроника
- •Исследования в четко контролируемых условиях
- •1.2. Методы получения чистой поверхности
- •1.2.1.Прогрев при высоких температурах
- •1.2.2.Химические методы очистки
- •1.2.3. Ионная бомбардировка
- •Рецепты
- •1.2.4. Раскалывание в сверхвысоком вакууме
- •1.2.5.Некоторые специфические методы
- •1.3.Термодинамика поверхности
- •1.4. Анизотропия удельной поверхностной энергии
- •Литература к разделу II
- •II. АТОМНАЯ СТРУКТУРА ЧИСТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
- •2.1. Двумерная кристаллическая решетка
- •2.2. Обозначения поверхностей монокристаллов и атомных структур
- •2.3. Изменение межплоскостных расстояний у поверхности
- •2.3. Изменение межплоскостных расстояний у поверхности
- •2.4. Релаксация неполярных поверхностей ионных кристаллов
- •2.5.Реконструкция поверхности
- •2.5.1. Реконструкция на поверхности тугоплавких металлов
- •Золото (001)
- •Корреляция Энгеля
- •2.6. Реконструкция на поверхности полупроводников. Кремний (111).
- •2.7. Фасетирование поверхности
- •2.8. Влияние дефектов на структуру поверхности
- •2.9. Структура поверхности и ее физические свойства
- •2.10.Колебания поверхностных атомов
- •Термическое расширение
- •Литература к III разделу
- •III.ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
- •3.2.Поверхностные состояния. Метод ЛКАО
- •3.3 Поверхностные состояния Шокли
- •3.4. Поверхностные состояния. Приближение почти свободных электронов
- •3.6. О возможности изменения ширины запрещенной зоны на поверхности
- •3.7. Поверхностная (проектированная) зона Бриллюэна
- •3.8. Экспериментальное исследование электронной структуры поверхности металлов
- •Фотоэлектронная спектроскопия
- •GaAs (110)
- •3.9. Изменение потенциала и распределение электронной плотности у поверхности
- •3.9.2. Метод функционала плотности
- •3.9.2.A. Электронный газ с почти постоянной плотностью
- •3.9.2.Б. Плавно меняющаяся электронная плотность
- •3.9.3. Способы реализации метода функционала плотности
- •3.9.3.Б. Усовершенствованный метод Хартри
- •3.9.3.В.Вариационный метод
- •3.9.4. Электронная плотность и потенциал у поверхности
- •3.9.5. Работа выхода
- •3.9.6. Поверхностная энергия
- •3.9.7. Учет атомной структуры поверхности
- •Расчеты электронной структуры различных граней металлов
- •3.8.8. Взаимодействие заряда с поверхностью
- •3.8.9.Влияние внешнего электрического поля
- •IV. АДСОРБЦИЯ
- •4.1. Кинетика адсорбции. Теория Ленгмюра.
- •4.2. Полимолекулярная адсорбция
- •4.3. Физическая и химическая адсорбция
- •4.3.1.Силы, приводящие к физической адсорбции
- •4.3.Б. Метод валентных связей
- •4.3.В.Заселенность перекрывания
- •4.3.3. Химическая связь
- •4.4. Электронное состояние адатома
- •4.5. Энергия связи адатомов с поверхностью
- •4.6. Латеральное взаимодействие адатомов
- •4.7. Структура адсорбированных слоев
- •4.8. Изменение работы выхода
- •4.9. Поверхностная диффузия
- •Солитонный механизм
- •V. ТОНКИЕ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
- •5.1. Механизмы роста пленок
- •5.2.Эпитаксия
- •5.3.Зародыши и их образование
- •5.4. Диспергированные пленки
- •5.5.Электропроводность тонких сплошных пленок
- •Удачи!
3.9.3.В.Вариационный метод
Наиболее простой, но и менее точный
Наиболее близкое к реальному распределение электронной плотности должно отвечать минимальному значению энергии
Выбирается априори класс функций, отличающихся друг от друга значением Какого-либо параметра
Ищется значение параметра, соответствующего минимальной энергии
Успех определяется правильностью угадывания аналитического вида n(r)
3.9.4. Электронная плотность и потенциал у поверхности
Можно ожидать |
Электронное облако простирается за |
|
границу положительного фона. |
||
|
Уменьшение концентрации п происходит |
|
|
быстро, экспоненциально. |
|
|
Смит |
Вариационный метод |
ìïn0 æç1- 1 eγz ö÷;×× z < 0 n = ïí è 2 ø
ïn0 e−γz ;ЧЧЧЧЧЧЧЧЧz > 0 ï 2
î
γ - коэффициент, зависящий от электронной плотности металла
γ порядка одной (ат.ед.)-1
Аппельбаум и Хаманн использовали близкое выражение |
n = |
n0 |
1 |
- thγz |
) |
|
|||||
2 |
( |
|
|||
|
|
|
|
||
Более точно Лэнг и Коэн
Важная особенность
Усовершенствованный метод Хартри
Осцилляции |
Особенно ярко выражены у |
|
|
|
|||
металлов с малой плотностью |
|
||||||
|
|
||||||
|
Амплитуда может достигать 12% (rs=5) |
||||||
|
Быстро затухают при удалении |
|
|||||
|
от поверхности |
|
|
|
|
||
|
|
é |
cos(2kF z + α(kF ))ù |
æ 1 |
ö |
||
|
n(z) = n |
ê1+ A |
|
ú |
+ 0ç |
|
÷ |
|
z2 |
|
|||||
|
0 |
ê |
ú |
è z3 |
ø |
||
|
|
ë |
|
û |
|
|
|
Их наличие не сказывается существенно на энергетике поверхностного слоя. Поэтому оказывается возможным использование приближенного описания
Какова толщина слоя, определяющего ход n(r) и, следовательно, veff ?
При d/2>10 Å нет зависимости от толщины пленки
Рассмотрен крайний случай
Наличие второй границы пленки с вакуумом вносит наибольшее возмущение
Единственный параметр - rs |
Выбор неоднозначен. |
или концентрация электронного |
газа |
Особенно у d-металлов |
Часть на локализованных связях |
|
|
|
Часть можно считать свободными |
Две более или менее |
|
Учитывать все валентные электроны, |
||||
обоснованные возможности. |
независимо от их происхождения, |
|||||
|
|
|
|
свободными, т.е. считать, что |
||
|
|
|
|
их число равно номеру группы |
||
|
|
|
|
Учитывать только те, которые |
||
|
Например, железо образует |
участвуют в химической связи. |
||||
|
Считать п = 3 электрона / атом |
|||||
|
окисел Fe2O3, в котором Fe |
|||||
|
имеет валентность 3. |
|
|
|||
Неоднозначно |
В разных соединениях атомы |
CuO u CuO2 |
||||
могут проявлять разную валентность. |
||||||
|
|
|
||||
|
|
Коррелирует с плотностью |
Эффективный потенциал |
|||
veff |
|
|||||
|
электронного газа |
|||||
|
|
тем больше, чем больше п. |
||||
|
|
|||||
|
|
|
|
|||
Большая часть поверхностного барьера обусловлена многочастичными эффектами
Мал в случае щелочных металлов
Дипольный барьер
У d-металлов может быть больше 1/2 полного барьера Важно при рассмотрении контакта двух материалов
