Основы физики поверхности твердого тела - Киселев В.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
всплесков (взрывов; динамических параметров системы, получивших название
интермиттансов. В области низких частот эти всплески продуцируют
известные фликкер-шумы (1//-шумы), обнаруженные еще в 20-х годах при
изучении эмиссии электронов с катодов электронных ламп.
Рядом исследователей отмечалось, что фликкер-шум возникает и в
приповерхностной области полупроводника, особенно после воздействия на
него ионной имплантации и адсорбции. Типичный пример таких интермиттансов
на осциллограммах тока, протекающего в тонких кристаллах кремния,
представлен на рис. 8.20,а. Термовакуумная обработка приводила к резкому
уменьшению шумов. Имплантация, сопровождающаяся увеличением плотности
дефектов и ПЭС, вызывала рост нормированной плотности мощности
низкочастотных 1//-шумов - рис. 8.20,5. Адсорбция паров воды приводила к
увеличению шумов, десорбция восстанавливала исходные характеристики.
Источники интермит-танса, несомненно, связаны со структурными
перестройками фрагментов поверхности при об-
Взаимосвязь электронных, атомных и молекулярных процессов на поверхности
275
разовании координационных связей молекул (НгО)* с ЭЛ-центрами и
превращения их в ЯД центры (рис.8.3,в).
Спектральная плотность фликкер-шумов в твердофазных системах возрастает
при уменьшении характеристического размера объекта. Таким образом, и в
этом случае проявляется размерный эффект. Следует ожидать значительного
развития флуктуаций в наноструктурах с их огромными межфазными
неоднородными границами.
Тимашев (1993-95 г.), используя современные методы динамики нелинейных
систем с многими степенями свободы, предложил перспективный подход к
рассмотрению сложных стохастических межфазных процессов в гетерогенных
структурах. В результате присутствия на межфазных границах неравновесных
метастабильных медленно релаксирующих АПЭС с высокой степенью
энгармонизма связей в соответствующих фрагментах структуры при захвате
(рекомбинации) носителей заряда в них накапливается значительная
колебательная энергия, достаточная для стимулирования различных
химических превращений. При этом возрастает вероятность
"сверхтермических" флуктуаций, которые инициируют развитие
релаксационного процесса. Благодаря сильной корреляции между ме-
тастабильными состояниями и возникающими флуктуациями возможна генерация
макрофлуктуаций, т.е. интермиттансов.
В классическом диффузионном приближении, когда глубина потенциальных ям
не превышает - 10 кТ и расстояния между уровнями энергии много меньше кТ,
константа скорости kj распада возбужденного комплекса
где д определяется характеристиками тепловых флуктуаций и параметрами
переноса энергии к возбужденному комплексу.
Наиболее интенсивные интермиттансы могут вызвать бифуркационные переходы
в межфазной области, например, рассмотренные выше эффекты перестройки
поверхностной структуры, снижение энергии активации Еа разнообразных
химических реакций, инициирование эмиссии различных частиц и др. Развитие
фликкер-шумовой спектроскопии несомненно расширит арсенал методов
изучения поверхности и межфазных границ [Р12].
(8.11)
276
Глава 8
Заключение
Завершая знакомство с рядом областей физики поверхности твердого тела,
читатель может испытывать серьезное разочарование отсутствием в этой
области науки общих теоретических построений, объединяющих разнообразный
круг поверхностных явлений. Можно полностью согласиться с автором
прекрасной монографии "Физика поверхности" А.Зенгуилом, что эта наука
пережила детство и пока находится в своем развитии в стадии юности, когда
раскрыты дороги в неведомое будущее и нужно много энтузиазма для
путешествия по этим дорогам. В своем детстве физика поверхности касалась
в основном проблем взаимосвязи адсорбционных и электронных явлений,
разыгрывающихся в поверхностных фазах в условиях термодинамического
равновесия или близких к нему. На период юности выпала более сложная
задача исследовать поверхностные эффекты в резко неравновесных условиях,
именно эти проблемы интересуют сегодня электронику поверхности, лазерную
технику, адсорбцию, катализ и другие практические аспекты этой науки.
Для того, чтобы физика поверхности достигла зрелого возраста, необходимо
в первую очередь раскрыть истинный механизм многих электронных и
молекулярных (атомных) процессов на поверхности, установить однозначные
взаимосвязи между ними с учетом сильной гетерогенности поверхностной
фазы. В условиях резкой неравновесности различных подсистем поверхностной
фазы в ней возможно возникновение разного типа нелинейных
неустойчивостей, метастабильных состояний и диссипативных структур.
Поверхность является типичной нелинейной открытой системой, в которой все
эти пространственно-временные частично упорядоченные состояния вполне
могут реализоваться из-за вибронных взаимодействий. Пока имеются только
робкие попытки применить к поверхности принципы синергетики. Решение
проблемы самоорганизации поверхностных структур явилось бы крупнейшим
