- •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!
Расчеты электронной структуры различных граней металлов
Для характеристики пространственного распределения удобно ввести понятие локальной плотности состояний (ЛПС), которое определяют как количество состояний, имеющих заданную энергию в данной точке пространства
n(rr,ε ) = å |
|
ψi(rr) |
|
2δ (ε − εi ) |
nA(ε) = |
ò n(rr,ε)drr |
|
|
|||||
i |
|
объем ат ома |
||||
Аналогично - плотность состояний, соответствующая слою, параллельному поверхности
Распределение быстро становится не отличающимся от распределения в объеме
Сужение энергетического интервала, в котором существуют разрешенные состояния
3.8.8. Взаимодействие заряда с поверхностью
Важная проблема |
Адсорбция, эмиссионные процессы, |
|
взаимодействие с пучками заряженных частиц и т.д. |
При больших расстояниях |
|
Ein = − |
q2 |
|
|
|
4d |
|
|||
|
|
|
|
||
Предполагается |
Наведенный заряд находится в плоскости поверхности |
||||
|
Справедливо при d>>a |
|
|
|
|
При малых d соотношение |
Сингулярность |
|
Ein → −∞ |
при d → 0 |
|
должно нарушаться |
|
|
|
|
|
Поверхностный заряд располагается в области конечной ширины
Реакция металла должна зависеть от знака внешнего заряда.
Экспериментально |
Поверхностная ионизация в сильных |
|
электрических полях , десорбция полем |
||
|
Результат - допустимо использование классического выражения до 2-3 Å.
Расчеты |
Приближение линейного отклика (ЛО). |
|
Линейная зависимость между изменением концентрации электронной плотности и потенциалом, создаваемым внешним зарядом:
r |
|
r |
r/ |
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
/ |
|
|
Условие |
|
|
|
|||||
n(r ) = òF (r |
− r |
) |
|
|
|
|
|
|
dτ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
r r |
/ |
|
|
|
|
|
электронейтральности |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
n(r ) |
|
|
|
|
r |
− r |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Ein = ò |
|
|
dτ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
2 |
æ |
|
1 |
ö |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
E |
|
= - |
|
|
+ 0ç |
|
|
÷ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
r − d |
|
|
|
|
|
|
|
in |
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
3 ÷ |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4(d - d0 ) è (d - d0 ) ø |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
d0 - величина, зависящая от плотности |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
электронного газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ЗСЗИ хорошо выполняется вплоть до d=5-6 ат.ед.
d0 >0, т.е. плоскость зеркального изображения смещена в сторону вакуум
ò |
r |
n(r )dτ = −q |
Вне линейного отклика
(ЛО)
При малых d Ein зависит от знака возмущающего заряда
