Атомная структура чистых поверхностей

энергетического и пространственного
распределения электронов
Изменение физико-химических
свойств поверхностной области

Идеализированная поверхность - атомы располагаются в местах, соответствующих объемной кристаллической структуре

GaAs (110)

В запрещенной зоне
локализованные на
поверхности электронные
состояния,
частично заполненные
электронами

В ФЭЭ- спектре должны
быть электроны с большей
кинетической энергией,
чем у эмитированных
из валентной зоны.

Идеализиро-
ванная
поверхность

Эксперимент не подтверждает

расположения атомов
приводит к расщеплению
Нижний из уровней целиком
заполнен,

Интерес к расположению
атомов вызывается
информативностью
характеристики.

Идеализиро-
ванная
поверхность

Металлическая проводимость

Эксперимент

Отражает систему
связей, существующих
между частицами,
химическое состояние

Можно пытаться предсказать
физ.-хим.свойства поверхностных
слоев, их реакцию на появление
чужеродных частиц.

Важно, что равновесное расположение атомов определяется особенностями
электронной структуры именно в поверхностной области.

кристаллических твердых тел имеют
упорядоченное расположение атомов практически до Тплавл
Присутствуют

Наличие дефектов структуры
необходимо.
Это условие термического
равновесия системы.

С - некоторая постоянная,
εdef - энергия образования дефекта

φ грани (011) вольфрама

одинаковых структурных единиц.
Кристаллическая решетка - набор узлов, расположенных таким

Группу атомов, относящуюся к данному
узлу, называют базисом

Узлы кристаллической решетки не
обязательно совмещать с каким-либо
атомом, но обычно это делают
из соображений удобства

Простые решетки

Базис состоит из одного атома

Сложные

К каждому узлу относятся два или более атомов

Наличие на поверхности
кристаллической структуры
означает

перемещении на вектор трансляции решетки

Обычно основные вектора выбирают
наименьшими

Возможные варианты выбора
основных векторов трансляции и
элементарной ячейки

Примитивная - ячейка имеющая минимальную
из всех возможных площадь

Соответствующий базис -
примитивный базис.

трансляционная симметрия

h и k - любые целые числа

Элементарная ячейка - элемент решетки, трансляцией которого может быть получена вся решетка целиком

При любом выборе с ней связан только один
узел кристаллической решетки.

вектора.
При этом в вершинах оказываются узлы.
Зачастую примитивную ячейку

Другой полезный способ

область, все точки которой расположены ближе к
фиксированному узлу

Ячейка Вигнера-Зейтца

Кроме трансляционной симметрии двухмерные решетки могут обладать
некоторым числом операций точечной и осевой симметрии:

оси вращения II, III, IV и VI порядков, зеркальное отражение в плоскости,
перпендикулярной поверхности, отражение с последующей трансляцией
на половину трансляционного периода в этом направлении.

между ними
.
Произвольное соотношение между длинами
основных векторов трансляций и

Инвариантна только относительно поворота
на угол, кратный π.

Остальные 4 - частный случай косоугольных. Получаются из нее при наложении
ограничений на длины векторов и углы между ними.

Инвариантность решетки относительно
плоскости зеркального отражения

Прямоугольная центрированная,
имеющая базис из двух или более атомов

По симметрии все кристаллические решетки - решетки Браве –
можно разделить на 5 типов.

I тип

Косоугольная

II тип

Прямоугольная решетка

III тип

через узел решетки и перпендикулярной плоскости поверхности
Еще два -

ось четвертого порядка

инвариантность к повороту на угол 2π/6

mm - указывает на наличие двух плоскостей зеркального отражения

IV тип

Квадратная решетка

V тип

Гексагональная решетка

Понижение размерности по отношению к трехмерному кристаллу
приводит к особенностям

Рассмотрим одномерную цепочку N атомов массой M

δт=xт-та

Отклонение от «правильного» положения

N суммирование можно заменить на интегрирование по
всем возможным состояниям

D(q) – плотность состояний
колебательного спектра

Формула Планка

ввести
максимальную частоту - ωD
ωD выбирается так, что общее число

Твердое тело - куб со стороной L, содержит N элементарных ячеек

uL=u или

В решетке спектр частот колебаний ограничен

3D - случай

каждого типа поляризации полное число
мод с волновым вектором, меньшим

Если общее число ячеек N

или

одномерной систем

С понижением размерности увеличивается доля низкочастотных колебаний

к увеличению количества
низкочастотных колебаний, что стимулирует
развитие флуктуационного нарушения

Т.о., низкая величина связи атомов из-за меньшего
числа соседей приводит к увеличению количества
низкочастотных колебаний, что стимулирует
развитие флуктуационного нарушения дальнего
порядка

Взаимодействием атомов с подложкой, должно оказывать
стабилизирующее влияние