- •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!
4.7. Структура адсорбированных слоев
Взаимодействие проявляется в атомной структуре пленок.
В равновесном состоянии
Имеют упорядоченную структуру
При высоких |
Подвижность большая, |
Слой становится |
|
неупорядоченным |
|||
температурах |
время жизни в адцентре мало |
||
|
Но - имеется ненулевая |
Частицы проводят большую |
компонента взаимодействия |
часть время в некоторых |
с подложкой |
состояниях |
Некоторая
форма
упорядочения
Равновесное состояние может достигаться отжигом системы при температуре
Не следует |
Идеально упорядоченных систем нет |
идеализировать ситуацию |
Не во всех случаях достигается |
|
равновесное состояние |
Упорядочение может потребовать перестройки атомной решетки и системы связей, реакции, образования новой фазы
Не только большие
затраты энергии, но и большое время
Большое разнообразие кристаллического строения адпленок
Зависит от 
Температуры
Типа подложки и сорта адатомов
Концентрации адсорбата
Фазовая диаграмма
Графическое изображение состояния вещества в зависимости от значений параметров, определяющих это состояние, в данном случае от температуры и концентрации
При малых концентрациях расстояние между соседними атомами велико (>20...30 A), взаимодействие не существенно
Адатомы располагаются случайным образом, образуют решеточный газ
Отличие решеточного газа |
Атомы находятся в поле, |
|
создаваемом решеткой подложки |
||
от обычного двухмерного газа |
||
|
||
Адатомы большую часть времени проводят в адсорбционных центрах |
||
При увеличении концентрации |
Энергия взаимодействия возрастает, |
|
расстояние между частицами |
||
становится важным фактором, |
||
уменьшается. |
||
|
||
Образующаяся структуры зависит от сил, действующих со стороны соседей
Превалируют силы притяжения
Адатомам энергетически выгодно |
Конденсация адсорбата |
объединиться в кластеры (островки) |
Как двумерная, так и трехмерная |
|
Если EА-S >> Eвзаим, то на фоне разреженного решеточного газа происходит разрастание двумерных кристаллитов вплоть до образования сплошного монослоя
Структура островков вследствие влияния подложки может отличаться от структуры массивного адсорбата.
Энергия взаимодействия больше, |
Выгоднее образование трехмерных |
чем энергия связи с подложкой |
кристаллитов. |
Например, при адсорбции на щелочно-галоидных кристаллах
Отталкивательное взаимодействие Значительно большее разнообразие структур
Начиная с θ ~ 0,1 - 0,2 - упорядоченное расположение адатомов
Глубина потенциального рельефа >> энергии латерального взаимодействия
Расположение адатомов задается структурой подложки
Адатомы занимают равноценные положения
Отношение периодов решетки пленки и |
|
подложки выражается целым числом: m = aad as |
Согласованная структура |
Увеличение концентрации адсорбата приводит к уплотнению слоя
Наряду со структурой, имеющей соотношение постоянных решеток m, возникает новая, имеющая другое, но опять-таки целое значение m(2)<m
Два варианта |
Сосуществуют две фазы. Новая структура занимает |
|
все большую часть поверхности. |
|
Происходит в максимальной степени перемешивание ячеек |
|
Теория указывают на большую вероятность второго варианта |
Энергия взаимодействия равна или превышает энергию связи адчастиц с поверхностью твердого тела.
Нониусная структура
В равноценных местах каждый п - адатом.
Отношение постоянных решетки выражается дробным, но рациональным числом.
Энергия взаимодействия >> энергии связи адчастиц с поверхностью
Главный фактор - латеральное взаимодействие. подложка оказывает лишь слабое возмущающее
aad/as может иметь любое, в том числе и иррациональное значение
Несогласованные или несоразмерные структуры
На структуру адслоев большое |
Особенно наличие ступеней |
влияние оказывают дефекты |
Щелочные и щелочноземельные атомы на гранях (211) вольфрама и молибдена
Li / W (211)
Поперек |
Непрямое |
|
бороздок - цепочки |
||
взаимодействие |
||
|
||
При увеличении концентрации |
||
Одномерное сжатие структуры, уменьшение расстояния между цепочками
При адсорбции Ва – (2х6), у которой цепочки имею зигзагообразный вид
