Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Киселев В.Ф. -> "Основы физики поверхности твердого тела " -> 67

Основы физики поверхности твердого тела - Киселев В.Ф.

Киселев В.Ф., Козлов С.Н., Зотеев А.В. Основы физики поверхности твердого тела — М.: МГУ, 1999. — 284 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovifizikipoverhnostitverdogotela1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 61 62 63 64 65 66 < 67 > 68 69 70 71 72 73 .. 128 >> Следующая

монокристалла, вселило во многих физиков надежду построения двумерной
кристаллографии, аналогичной принятой в физике трехмерных кристаллов.
Последующие исследования, однако, не оправдали этого оптимизма.
Оказалось, что поверхностные фазы не двумерны (2D), а трехмерны (3D), их
структура неоднородна и сильно зависит от способа получения поверхности и
ее чистоты.
В первую очередь коснемся вопроса о генезисе поверхностной фазы. Один из
путей получения атомарно-чистой поверхности, как мы отмечали в 4.1.2, -
раскол кристалла в сверхвысоком вакууме по плоскости спайности. Небольшое
(на несколько градусов) отклонение от этой плоскости приводит к
образованию вицинальных поверхностей, содержащих ступеньки, узлы и выходы
дислокаций - рис.5.1. При этом поверхность напряжена за счет разрыва
огромного числа химических связей. Затем она начинает релаксировать до
некоторого стабильного состояния, характеризующегося минимальной
поверхност-
ной энергией. Понижение энергии связано с ре гибридизацией разорванных
связей и, соответственно, с изменением констант обратных связей
поверхностных атомов с объемными атомными слоями. В результате релаксации
должно произойти согласование образующейся новой структуры со структурой
объема. Энергия возникающих сдви-
150
Глава 5
говых деформаций может быть понижена благодаря образованию дислокаций
несоответствия решеток, изменению межплоскостных расстояний dz, повороту
атомных плоскостей друг относительно друга и, наконец, изменению рельефа
поверхности, возникновению фасеточных структур. Следует заметить, что
высокий энгармонизм разорванных связей будет замедлять кинетику
установления теплового равновесия между поверхностью раскола и объемом
кристалла (см. п.5.2.1). Возникающие в поверхностных фазах градиенты
энергии будут также инициировать развитие флуктуаций (8.3.1), что,
несомненно, повлияет на динамику релаксации системы.
В случае металлов необходимо учитывать перераспределение электронной
плотности и изменение условий экранировки заряда ионного остова. При этом
возникают дополнительные силы, сжимающие поверхностную фазу. Возможно
взаимодействие локализованных на поверхности зарядов (например,
заполненных ПЭС) с фриделевскими осцилляциями электронной плотности (см.
п. 1.1.1). Иногда допускают возможность проявления этого механизма
релаксации и в случае полупроводников с вырожденной зоной ПЭС. Все эти
гипотетические механизмы релаксации пока строго экспериментально не
подтверждены.
Теоретический анализ неупругих столкновений электронов (динамическая
теория ДМЭ) указывает на возможность осцилляций межплоскостных расстояний
верхних слоев кристалла. Экспериментальные данные ДМЭ подтверждают это.
Действительно, для плоскости Си (100) первый межпл ос костной промежуток
dz12 сжат на 1,5 %, а второй rfz23 расширен на 2,25 % по сравнению с
объемным значением dz . Ярко выраженный эффект сжатия dz наблюдался и для
Fe (111), причем сжатие возрастает при переходе к плоскостям с более
высокими индексами Миллера от 2 до 22 % для плоскостей (100) и (210)
соответственно. С другой стороны, для других плотноупакован-ных
поверхностей металлов (Ni, Rd, Pt) (111) наблюдается небольшое расширение
Adz > 0, на 1,5-2 %. Для полупроводников и диэлектриков данные по dz
более противоречивы. Это может быть связано с заряжением поверхности при
измерении ДМЭ.
Реконструкция поверхности в какой-то мере отражает релаксационные
процессы. Так, сверхрешетка Ge (111) 2 х 1 образуется в случае раскола
кристалла при Т > 40 К. При более низкой температуре Т < 40 К
сверхструктура не возникает, что связывают с отсутствием релаксации в
этих условиях.
С целью изучения реконструкции поверхности кристалла чаще используют ее
очистку бомбардировкой ионами инертных газов. Для снятия напряжений
проводится последующий отжиг образцов, причем эта операция повторяется
несколько раз. Предполагается, что при нагревах отжигаются дефекты
поверхностной фазы, внесенные
Природа атомарно-чистых поверхностей твердого тела
151
ионами, хотя прямых доказательств этого часто нет. Спектры ДМЭ
оказываются весьма чувствительными к температуре прогревов и кинетике
охлаждения образцов. При комбинированном термическом и лазерном отжиге
поверхностей Si (111) часто фиксируется возникновение до десятка
метастабильных сверхрешеток, природа которых не расшифровывается. При
высоких температурах неизбежна диффузия примесей и дефектов из объема
образца. При резком охлаждении могут возникнуть дополнительные
"закалочные" дефекты, которые обнаруживаются методом ЭПР. К сожалению, в
большинстве исследований ионно-очищенных поверхностей отсутствуют
сведения о рельефе поверхности, ее зарядовой и деформационной
гетерогенности.
Реконструкция поверхности крайне чувствительна к присутствию на ней как
структурных дефектов (макроскопических и точечных), так и химических
примесей. Появление ничтожного количества ионов Li+, Na+, К+, Ni2+ и др.
Предыдущая << 1 .. 61 62 63 64 65 66 < 67 > 68 69 70 71 72 73 .. 128 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed