- •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!
3.9.5. Работа выхода
Работа выхода - энергия, необходимая для удаления электрона из твердого тела на большое расстояние от поверхности
ϕ = E(N - 1) + φ(+¥) - E(N )
Электрохимический потенциал μ - изменение энергии системы при изменении
числа частиц на единицу |
μ = E(N)-E(N-1) |
ϕ = φ(+∞) − μ |
|
||
Трансформируем |
ϕ = φ(+∞) − φ(−∞) − (μ − φ(+∞)) |
|
φ = φ(+∞) − φ(−∞)
μ = μ − φ(−∞) |
ϕ = φ − μ |
Смысл второго слагаемого |
|
|
Изменение
электростатической энергии на поверхности
φ = +∞ò4π[n(z) − n0 ]dz
−∞
δ(E[n(r)]− μN ) = 0
ì |
|
δG[n] |
ü |
|
|||
òdτδníφ(r) + |
- μý |
= 0 |
|||||
|
δn |
||||||
|
î |
|
|
þ |
|
||
|
μ − φ(r) = |
δG[n] |
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
δn |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
μ −φ(r)= |
δG[n] |
При |
z |
→ −∞ |
ϕ → ϕ(−∞) |
||
δn |
|
||||||
|
|
||||||
Изменение числа частиц приводит к появлению электрона на уровне Ферми
Второе слагаемое - часть химического потенциала, связанная с обменом и корреляцией
: |
ϕ = Dφ |
|
μ = δT + δE xc δn δn
δδTn = 12 kF2
δEnxc = μxc
δ
-æç 1 kF2 + μxcö÷ è 2 ø
φ зависит только от распределения электронов на поверхности.
μхс, напротив, определяется исключительно объемными свойствами, совершенно не зависит от состояния поверхности
Положение EF |
Вниз на ½μxc½ |
Вверх на |
1 |
kF2 |
|
||||
2 |
Согласие ϕ с экспериментальными можно считать неплохим. Обнадеживает правильная последовательность изменения ϕ при переходе от одного металла к другому
Но - для сравнения обычно используются данные, полученные для поликристаллических поверхностей
Более оправдано было бы использование для этих целей ϕ наиболее плотноупакованных поверхностей, поскольку именно в этом случае лучше подходит желе-модель.
