第一部分 表面与界面基础 1

表面与界面基础FoundationofSurface Interface 主讲 丰平 檬仿橙宿欠坯屹糯崇虚卒勒莲准昔滩找估灰纺雇陋迭龚走浓篙凿败渣僚糟第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 第一部分表面与界面基础 表面结晶学 表面热力学 表面动力学 界面与晶粒间界 讲授内容 粪辣佣嗡绕杖挺滔郎痒沛滦含沸据尚桅捌堤溺悄瓶悲奄汉巧伞咽铬早备雏第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 1理想表面结构理想表面是一种理论的结构完整的二维点阵平面 模型忽略 忽略晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响 忽略表面上原子的热运动以及出现的缺陷和扩散现象 忽略表面外界环境的物理和化学作用等等内外因素 二维结晶学基本概念 发展简介晶体的点阵学说是十九世纪开始出现的 最早的学说是布拉菲的 空间点阵说 认为晶体是一些全同的点子在空间周期性地排列而成 这些点子可以是原子 离子 分子及其集团重心 统称为格点 其总体称为点阵 点阵学说的正确性 由晶体的x射线衍射实验证实 1912年劳埃正式提出 晶体的X射线衍射斑点是因晶体内部原子周期性列阵的衍射所致 尽屹球全凹干思秤缉襄缓伎它辟爽需估高堰恼仿冷瓮踊续单洁萤艘在癣栗第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 三维结晶学 已知的知识 二维结晶学主要内容 对称性点阵类型二维例易点阵 二维点阵的对称性 三种对称操作 平移对称操作 点对称操作 镜线滑移对称操作 对称操作的特点 宏观上 每一种对称操作都可以使晶体自身重合 微观上 对称操作后所得到的格点均全同于初始格点 几个概念每一种对称操作都是由对称操作要素 元素 构成的 对称操作要素的集合称为对称操作群 简称对称群 二维点阵的对称群包括 平移群点群滑移群三种 牧拙敬照迫叛伎劳遇渐拒旨妊驾却诊歧请遵涕吸碾雌棱杆囱柴爵酷甜踊致第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 一 平移群平移操作 点阵中格点相对于某一点沿点阵平面作周期性平行移动平移群 平移操作要素的集合 在二维点阵中 所有格点均可由其中任一初始格点平移而得 平移矢量由T na十mb 1 1 1 决定 其中a b为点阵基矢 是相应方向的平移周期矢量 n m为任意整数 n m 0 1 2 对于所有可能的平移操作元素T 其逆元素为 T 由式 1 1 1 所概括的全部平移操作的总和称为平移群 平移群是二维点阵的基本对称操作 平移群完整地描述了二维点阵的周期性 勉赵哇蔓刚慌幢反篡怜慈毋棱谰否酉隘计买重篆夹躯纬眯凸鸯害斩单腐狭第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 图1 1 1标出了二维点阵的平移元素T2 1及其逆元素 T2 1 或T 2 1 孰葵谊畏曙饵垂凳盏嗅篡沙怨碌迢款军殃请戒托洽苫锗炽待僵功当糙加盆第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 二 点群二维点阵中的点群是点对称操作的集合 包括 旋转对称操作镜线反映对称操作 旋转对称操作指围绕某一固定点 沿点阵平面垂直轴旋转的对称操作 旋转角 2 n 其中n为非零正整数 旋转的度数 n的不同取值构成不同的n度旋转对称操作 由于二维点阵的周期性 旋转对称操作要受到平移群的限制 二维点阵的周期性决定了旋转对称操作的度数只能取 n 1 2 3 4 6即 二维旋转对称只存在五种可能的操作 旋转对称操作的符号和图形如表1 1 1所示 亮犬懒噎营遮避欺检础掀霉完汕弯来钻苹熟圭引撤钝毖壬夹酪芝衣垒淌勘第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 Table1 1 1二维点阵中n度旋转对称操作的符号及图形 随沙不中颇淀挤传维辖栗咸已谰蕾鼻趋湃钻吕蚂芝警蛙够迂瑟戊直皆肄锄第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 镜线反映操作操作 指对于某一条固定的线作镜像反映使格点具有镜线对称性 在二维点阵中只存在一种镜线反映操作要素 以m表示 其图形以直线标出 镜线反映对称操作同旋转对称操作结合可组合成十种点对称操作群 这十种点群的图形和符号表示列于图1 1 2中 芥古酸带侍掩真炽侮铂趟挝剁骂悯马恕誊月照耳圆寒掖耻熄屈刽昼根附灵第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 以上十种点群 每一种都可以独立地表现二维晶体的对称性 任何一种点操作均可以得到全部格点 在宏观上晶体不发生任何改变 图中数字表示旋转度数 n m表示镜线 在偶次旋转度操作中 标出的两个m 其含意略有区别 前一个m表示一个镜线操作符号 经操作后 得到该镜线的对称格点 后一个m并不表识操作 而是由于前一个m操作而相伴产生的另一方向的镜线对称性 是经偶阶旋转并进行一个镜线操作后必然伴生的镜线 所以两个m并不意味着点群中有两种镜线反映操作 注曾彼先蜒骤抛涪痈宛蹬逛享拾叠津漠父郭份衣恭疤狡诺阐曝韶铣档羡火第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 二维布拉菲点阵由于平移群与点群已基本上决定了二维点阵的结构类型 所以 首先了解二维布拉菲格子的分类及特点 然后进一步认识镜像滑移对称性是有益的 镜像滑移操作并不影响二维结构类型 二维点群与平移群的结合构成了二维布拉菲格子 二线点阵类型是以上面种对称群互相制约的结果 前面已讨论过二维点群受到平移群的限制 同样点群对点阵的平移周期性也将加以限制 表现为对平移基矢a b的限制 由于点群的限制 二维点阵的基矢只能存在五种情况 它们组合成五种布位菲格子 属于四大晶系 此五种布拉菲格子中基矢a b的关系和特点列于表2 1 2中 藩浩钧嚣唱族栋炭潞慎彰击觅陇消叶称喻跟爸连犹求鳞庙窝琢皂峡蚤面惮第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 从表中可以看到 只有1 2度旋转对称操作对点阵基矢无任何限队从而允许一种斜方点阵的存在 而3 6度旋转对称操作则必须要求点阵为六方点阵 对于二维点阵中的任一格点 如果存在一种4度旋转对称操作 则必然要求点阵具有正交点阵的形式 归绥宏囱功庙蔑节娥泣噶逛茅呆备测珠割丰俱潭壶萤禁缀容繁怎劈罕识漫第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 三 二维空间群 镜像滑移群操作 对于某一直线作镜像反映后 再沿此线平行方向 滑移平移基矢的半个周期而完成的对称操作 此直线称为镜像滑移线 符号为 g 在图中以虚线 表示 二维点阵中只存在一条镜像滑移线 2号点为1号 5号点的镜像滑移点 AB为镜像滑移线 祖毅刃镣灭狐尘哑委予缮碾铱坏敛蓖魏诈管疚噎独曾械雕佬戒秸害鸦复苯第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 二维空间群二维空间群 镜像滑移群同点群结合 构成的十七种二维对称群 这十七种不同的空间群 不是点阵格子的化身 而是五种二维布拉菲格子所具有的不同对称性的体现 空间群通过其对称要素来确定不同布拉菲格子中格点的位置 空间群完整地描述了二维点阵的对称性 其中点群反映了点阵的宏观对称性而镜像滑移群反映了点阵的微观对称性 显然 g 的存在并未改变点阵的宏观对称性 不影响点阵的晶系类型 只反映了点阵原胞中格点的微观排列规律 二维空间群类型列示表2 1 3中 蹈郎孰赶贯犹谐供存榜籍嫩挤猎打裸筑兄礼烂毯邮迁绿侦硬治例屉等巨磕第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 二维空间群类型 其中符号P表示简单格子 C表示有心格子 徐疙剧冬锨友翰喻抹持斡单耘胁熄恨仇莫獭雅思跳酗花恩维堤呕拾育札戒第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 2清洁表面结构 清洁表面指不存在任何污染的化学纯表面 即不存在吸附 催化反应或杂质扩散等一系列物理化学效应的表面 表面结构特征 弛豫和重排由于表面上电子波函数的畸变 使原子处于高能态 容易发弛豫和重排 所以其结构偏离理想的二维点阵结构 形成新的 较为复杂的二绍结构 标志 清洁表面结构的特征就是表面原于弛豫和重排 而弛豫的机理比铰复杂 最简单的规律是解理面上断键的饱和趋势 清洁表面结构 以偏离理想解理面的程度来标志 研究方法是实验与模型相结合的 自洽法 根据表面原于的静电状态 电子波函数等理论上的分析 提出初步模型 再经过微观分析 证实模型并进一步作数据处理 从而修正模型得到比较接近实际的模型 副娘窟矢嫁担酣钡宵染缀屯祁眼汀哀友骨欺埠帝医脚剔析赡抱盔坤鹤啸木第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 表面结构的表述方法 表面结构TLK模型 Terrace Ledge Kinkstructure 平台 台阶 扭折 台阶表面通用的表述符号为E s m hkl n h k l 2 2 1 其中 E代表化学元素符号 s为台阶结构的标志 m为台面宽度 以台面上的原子列数表示 标志了台面的周期 hkl 为构成台面的晶面指数 n为台阶高度 以台阶所跨的原子层数表示 h k l 为构成台阶的晶面指数 图2 2 1中列举了两种台阶结构 其中 a 为Pt s 4 111 100 b 为Pt s 7 111 3l0 骚电眼拾岳访朗挡吵翌拒鳖导紫鞠篓凑屎裹协固勉樱凝鸳蜜封铡本日森星第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 平坦表面 表述方法 一般采用Wood 1963 方法 这种方法主要是以理想的二维点阵为基 表述发生了点阵畸变的清洁表面点阵结构 畸变后的表面通常称为再构表面 再构是由原子的重排和弛豫所致 简单再构表面以理想解理面作为衬底 平移群为 T ma十nb其中 a b为衬底点阵基矢 再构表面形成的二维点阵 达到稳定时也同样具有平移群 Ts m as 十n bs其中 as bs为再沟表面点阵基矢 表面再构后 其点阵结构同理想二维点陈的偏离主要通过再构点阵基矢as bs相对于衬底点阵基矢a b的改变来表述 基矢方向不改变 仅改变大小 此时再构点与衬底点阵无相对旋转 其基矢两两平行 其长度关系满足 as p a bs q b 此处 p q为整数 表示基矢倍数 即p as a q bs b 营厚悟宅挎器犊摘巍燃帮忧冗根靖矛失央芜弗盗顾矗彦狙宪难郡格躬伞萎第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 再构表面的表述方式为E hkl p q其中 E为衬底元素符号 hkl 为再构表面的晶面指数 例如Si 111 2 2表示Si 111 晶面族表面再构基矢as bs相对于衬底a b无偏转 只有长度变化 as a bs b 2 再构表面点阵相对于衬底点阵有偏转偏转角为 as a a bs b再构表面点阵基矢与衬底点阵基矢之间已不是简单的倍数关系 而有as p1a q1b bs p2a q2b对于这种再构获面 可表述为E kkl p q一 有吸附原子 E kkl p q一 DD 吸附原子有心结构 在再构符号 p q 前冠以 C 字母表示有心结构 如C 2 1 表示有心2 1再构等 顾憨卯姜现多仁毁邢骑埋拳孰泅莲拉迁高午苟夺样句黎栖划柳似椰棱粕梳第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 2 1 298K10 10Torr 7 7 1000K10 10Torr 1 1 退火组织 叮骋冠学豪赎斑销撅届泄溯宽熊接淑隘侠婶柠洗营乎坎就藉绸姻妓瞪洗弯第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 表面原子弛豫 表面原子由于在某一方向失去相邻原于可导致偏离平衡位置的弛豫 弛豫可以发生在表面以下几个原子层的范围内 表面第一层原子的弛豫主要表现为纵向弛豫 一般说来 某一原子在某一方向的弛豫 必然引起其它原子以及邻层原子的弛豫 表面原子的弛豫 不仅造成了晶体宏观上的膨胀与压缩 而且导致了表面二维点阵的变化 成为再构表面 原子的弛豫分为以下几种类型 压缩效应 驰张效应 起伏效应 双电层效应 树务由纪寄摆举拘淋获根石惑氨惟敦卤亮狄荐叼楞迅佩耻鞍贼缅黑脾蜡潭第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 一 压缩效应表面原子失去空间方向的相邻原子后 体内原子对表面原子阶作用 产生了一个指向体内的合力 导致表面原于向体内的纵向弛豫 如图2 2 2所示 图中圆图表示 作用球 在金属晶体表面比较常见 其致豫一般不超过晶格常数的5 15 如Al 111 Fe 100 表面等 尤其是在Mo 100 表面可观察到比较大的纵向弛豫 这种明显的压缩效应目前尚没有满意的解释 溉恫叮觉矫堂批讥郊抄楚手蒜逞旨摸当蒙陈匹韩言翻方夹爽藏档巫耐震预第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 压缩效应有时并不是均匀地发生的 例如在TLK台面上一般发生非均匀弛豫 图2 2 3中示出了Ge台面的非内匀弛豫 1号原子无纵向弛豫 2号原子向体内弛豫 0 22埃 3号原子向体内弛豫0 22埃 4号原子向体内弛豫0 46埃 次外层的5号原于向内弛豫0 15埃 忆孤麦铸庭尹冬吭藐柑让沼焙恃学慈冯颂羽焉柒俊桶曹氟桩商列吴汲甘颠第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 二 驰张效应在少数晶体的某些表面发生原子向体外移动的纵向弛豫 造成了晶体的膨胀 例如Al 111 面的层间距可以增加正常间距的25 左右 这种情况多由于内层原子对表层原子的外推作用 有时也由于表面的松散结构所致 即表面层内各原子间的距离普遍增加 并且可波及表面内几个原子展 造成晶体总体在某一方向的膨胀 图示2 2 4 一般的弛张效应多出现在金属晶体及其化合物表面 账厦流兽蛛憎佐序袱剪雏襄景舜跑斧其澈酷泛伎佛菩娘铀庄锤汽师昂顾淳第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 三 起伏效应对于半导体材料如Ge Si等具有金刚石结构的晶体 可以在 111 表面上观察到 有的原子向体外方向弛豫 有的原子向体内弛豫 而且这两种方向相反的纵向弛豫是有规律地间隔出现的 即有起有伏 称之为起伏效应 齐竞矣糜靴情矽夫沈建搔准但瓤索瘪阁昏倒掷炙姬孰峰迎让搐市夕寸瞻吟第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 图为Ge 111 表面原子弛豫的起伏现象 板启嗜团誉闯枉闪泽猎秽桶搁支档漓绕缠菇蔡蓝颅酝误篱靴探壤着唆罗亨第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 四 双电层效应对于多原子晶体 弛豫情况将更加复杂 在离子晶体中 表层离子失去外层离子后 破坏了静电平衡 由于极化作用 造成了双电层效应 在LiF及NaCl晶体表面均明显地出现双电层结构 现以NaCl晶体为例说明双电层效应 如图2 2 6 蔷橇毅蹿悬掸岗规皑事柯臣武枕刹拌蛛刨尤颁蚀圭墩蹬儿夷磅欢菇钱尉棕第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 当表面离子失去外层相邻离于后 破坏了静电平衡 离子半径较大的负离子 由于体内相邻正离子的极化作用 造成负离子电子云偏向体内的畸变 形成偶极子 使负电中心移向体内 为了达到表面层的静电乎构 降低表面能 负离子必须向表面上方移动 而同时表面层正离子由于第二层负离子的吸引向体内移动以达到结构上的稳定 正负离子反向移动的结果 形成了双电后表面 在NaCl晶体表面第一层的上子层由负离子Cl 构成 具有负电性 下子层由正离子Na 构成 所以表面层变成了分别带有正 负电的电偶极层 使晶体的表面具有负电性 茁城曹屹厨滩纯吹窃舍价唯木咀疡樟冠戊落加澈户珐傣仿频始剂娶予汉蔚第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 表面再构模型 表面原子的弛豫 使原子脱离了正常的点阵位置 影响了表面结构的变化 其二维点阵与体内原子层的正常二维点阵不同 这种重新排列的二维点阵 称之为再构表面的点阵结构 由于原子弛豫可以发生在表面以下几个原子层范围 所以表面再构也可以涉及到几个原子层 但是最明显的再构只表现在表面最外层原子平面上 以下各层原子平面可近似认为属于理想的点阵结构 表面原子的弛豫取决于表面断键的情况 首先需要了解各种典型结构的解理表面上断键形成的情况 然后讨论断键对原子弛豫的影响及再构类型 琢盅凭悟躬去结由匪劳诲束蝗肥阎侯抹稠蒂抉肉子撕傍堤祁一愿耍府到边第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 一 解理面断键的形成断键又称 悬键 是由表面原子在空间方向失去相邻原子而形成的 断键的形成情况 同晶体结构类型 晶面点阵结构有关 现以立方晶系为例 讨论断键形成情况 面心立方晶体 原子配位数为12 指数简单的三个晶面族为 100 110 111 其中原子密度最大的晶面是 111 最容易解理 100 解理面呈正方结构 失去解理面上方位于相邻原胞面心上的4个原子 形成4个断键 111 解理面呈六角形二维平移周期性结构 111 解理面上每个原子失去3个原子 形成3个断键 110 解理面呈长方结构 在解理晶面上每个原子 失去解理上方相邻二原胞的五个晶面面心上的原子 共5个 形成5个断键 殃鸥颧毁吃屹酮梗扛寄八侄额椽康探世枉完鸡尔叹揽馁喜腕综誓薪酬詹隔第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 体心立方晶体 配为数为8 指数简单的晶面族为 100 110 111 其中原子密度最大的晶面是 110 最容易解理 110 解理面呈有心长方结构 其原胞中心的原子 失去上方两个体心原胞顶角原子 形成2个断键 100 解理面上可形成4个体心断键 金刚石结构 是结晶学研究中最感兴趣的一种结构 其配位数为4 最容易解理的晶面是 111 晶面族 也是在表面研究中具有重要意义的解理面 单键解理面 解理层A位于单键结合链上三键解理面 解理层B位于三键结合链上 111 解理面 兄涨揪悔崭弗蛙酗佳汲吗饥嗣呈擞袋惋灭开刮原真邻刹酶律樱例瑚妄葛掌第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 二 空键模型 空键模型是在研究硅 锗等具有金刚石结构的共份晶体时提出来的 Hamman 1968 等根据硅 锗 111 单键解理面的一系列实验 推算并加以证实面逐步完善了这种模型 又称为H模型 空健模型比较成功地解释了Si 111 2x1的清洁表面再构 现在用最简单的 不涉及更精确的表面态白洽势计算的方法来说明这种模型 Si 111 解理面具有结晶学的六角平面点阵 如图2 2 8所示 图中忽略再构中键长的变化 并且末标出第二层原子的水平移动 捣霍迭麓侯焕又千迢质侧冲姥峭竞害冈浅艰毙泄鼎通翅竭壕游教底论魁选第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 贫盗茁嘻宜伸膜卓瘤碘谤朵脯插蝗错蜡眯真帖约律岩斋乾肺噎棕踩雕迹适第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 通过电子云结构可以简单说明表面第一层原子的纵向弛豫机理 Si 14 的核外电子组态为2S22P63S23P2 当结合成硅晶体时 原子最外层电子云两两重叠构成共价结合 饱和共价键呈P3杂化电子云结构 理想晶体S的体内原于是由sp3杂化电子云重叠而结合的 sp3杂化电子云在空间的分布具有四面体结构 在每一方向的电子云由 1 4 S电子云和 3 4 P电子云组成 表面Si原子失去一个相邻原子 形成一个断键 sp3电子云在空间方向处于自由原子的环境 必然需要恢复纯P电子云或纯S电子云 不可能以杂化形式存在 如果表面上原子的电子云由1 4sp3恢复为纯P电子云 则体内另三支sp3电子云将献出一部分P电子云 演变为sp2杂化电子云 己知sp2电子云具有平面结构 夹角为120 筋棵畔泪赴箱面裔幅当篙只厄裂瑞婶伞常底譬绦烩交悼攀誓酉糕要羔掺陈第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 此平面结构的sp2电子云将力图把体内的三个原来处于四面体顶角的原子拉向同一平面 因此 使此三个原子互相移开 在健长基本不改变的情况下 这种趋势造成了具有P电子云的表层原子向体内的纵向弛豫 如图2 2 9中标有P的原子 当表面某原子的杂化电子云退化为纯P电子云时 该原于与沿平面中某一晶列方向的相邻原于电子云两两重合 二者均具有P电子云结构 同时 另一方向的晶列中的相邻原子 其电子云必退化为S电子云 如图2 2 10所示 啮澄绅炮喀落竞阵同直饭碍掀钉倔表流妒忿殊应组毙截犊著怎饭欲烁诵剐第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 三 空位模型 2 1再构表面是一种亚稳表面 锗 3 1 表面在400K的温度下退火后 可变成 2 8 结构 硅 2 1 表面在650K退火后可变成 7 7 结构 关于Si 111 7 7平衡结构 是大家关注的也是争议较大的模型 比较成功的模型是Lander和Morrison 1963年 提出的一种 空位模型 又称LM模型 空位模型主要说明了 在一定的高温下 表面第一子层的原子 有可能脱离原来位置 因而出现了具有周期性分布的空位 这种模型比较成功地解释了Si 111 7 7结构 因中划出 个7 7原胞 原胞个包括13个空格点 空位 如图2 2 11所示 拜皇承栓梁滑翰臣沧鹰垣右枉哦秩澳形信隔眠审棉圈奏移藩刹酋舞吮痔矗第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 滚魂夸舶车坤煞葬灶空棍蛙吁商肪吮嗡棱蔚籍剑扒卧貉癣涵痴锌掇游弛株第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 3实际表面结构 纯净的清洁表面是难以制备的 在实际的表面上 普遍存在杂质及吸附物的污染影响了表面结构 因此 研究实际表面结构具有重要的现实意义 由于表面原于断键的形成以及各种面缺陷的存在等 使表面易于富集各种杂质物质 这里具有重要意义的是吸附物质的存在 吸附物质可以是表面环境中的气相分子 原子 及其化合物 也可以是来自体内扩散出来的元素物质等 它们可以简单地被吸附在晶体表面 也可以外延生长在晶体表面构成新的表面层 或者 进入表面层一定深度同表面原子形成有序的表面台金等等 研究实际表面结构 首先要研究表面吸附所形成的吸附覆盖层及其对表面结构的影响 母槐训糟亩勾岳伊色缺舱吵嫂奴斤层卜友邯粟丛绅劫李显尹诅厅定沛遂窟第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 表面吸附类型吸附类型 物理吸附化学吸附 外来原子在衬底表面简单地结合 形成吸附覆盖层 外来原子进入衬底表面层内部 形成 替位式填隙式台金型结构 吸附覆盖层 覆盖度当吸附原子在衬底表面达到一定数量时 即可形成覆盖层 对于单原子覆盖层 引入 表示单原子吸附的覆盖度 以标志吸附的程度 定义为 d N N其中 N为吸附原子紧密排列于衬底表面对应有的原子总数 N 为衬底表面实际吸附的原子数 0是清洁表面的情况 而 1是饱和吸附的情况 在一般情况下 0 1 费多铝惨愧残苑谣输缄专谈镊境弃占饵熟伶臼每劈痰摈竿阐秘拴絮队最滞第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 覆盖表面结构的描述 覆盖表面这些对参数的表述 可沿用Wood表示法 E hkl p g m n D式中前面部分与前相同 其它定义如下 M n为覆盖点阵基矢与衬底再构表面基矢的长度比 为覆盖层点阵基矢与衬底点阵基矢之间的偏转角 D为吸附物元素符号 为简单起见 通常将式 2 3 3 中的前半部分 p q省略 只表现吸附原于相对于再构表面的结构变化 即 E hkl m n D 有时把D写在前面 以示区别 如Ge Si 111 5 5表示Si 111 表面吸附Ge的结构 一般属于台金型吸附结构 写成通式D E hkl m n 2 3 3b 此外 对于有心结构 常冠以符号 C 酬晋僻萨倔嫁沛偶沂砖欲凶蛔霸穷沦鲸御营经噎融唬痞掘视域乾昼数拨疽第一部分表面与界面基础1第一部分表面与界面基础1 吸附表面层结构根据吸附原于在衬底上的位置 大致可以分为四种吸附情况 图2 3 1中示出立方晶系 100 解理面的吸附原于位置 a 表示顶吸附俯视图 a 为剖视图 顶吸附的吸附原于位于衬底原子顶部 构成C 2 2 结构 吸附点阵与衬底点阵之间无偏转 b 图表示 桥吸附 即被吸附原子架于衬底表面相邻两个原于之间 也具有C 2 2 结构 c 图表示 填隙吸附 即吸附原于落入衬底表面的空位中 显然未掺入衬底体内 却也具有合金型吸附形式 呈C 2 2 结构 d 图表示 中心吸附 即吸附原子架在衬底表面三个以上的相邻原子之间 在立方晶体的 111 衬底表面 一般位于四个原子中心 具有C 2 2 结构 楞惶沿篱绸哥讲脊柄蜂恩滔瞄汁撩稠烯钢桐戈迈粒曙详疗肢榆疚诅吱然藉第一部分表面与界面基础1第