固体物理第九章.ppt

1. 理想表面 ? 这是一种理论上结构完整的二维点阵平面，忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响，忽略了表面原子的热运动、热扩散和热缺陷等，忽略了外界对表面的物理化学作用等。这种理想表面作为半无限的晶体，体内的原子的位置及其结构的周期性，与原来无限的晶体完全一样。 图2.1.1 理想表面结构示意图 d 2. 清洁表面 清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应的表面。这种清洁表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。 由于表面排列突然发生中断，表面原子受力(化学键)情况发生变化，总效应是增大体系的自由能。 (1)弛豫 图2.1.4 弛豫表面示意图 d0 d 由于固相的三维周期性在固体表面处突然中断， 表面上原子产生的相对于正常位置的上、下位移，称为表面弛豫。 （2）重构 重构是指表面原子层在水平方向上的周期性不同于体内，但垂直方向的层间距则与体内相同。 图2.1.6 重构表面示意图 d0 d0 as a A.金属表面重构的类型 a.位移型重构 位移型重构并不减少表面的原子数，但显著地改变表面原子的排列方式。通常，位移型重构发生在共价键晶体或有较强共价成分的混合键晶体中。 b.缺列型重构 表面周期性的缺失原子列形成的重 构。具有面心立方结构的Ir、Pt、Au等晶体，它们的（110）表面每隔一列原子失去一列原子，形成（1×2）重构现象。 B.硅（111）-7×7重构 半导体的化学键具有高度的方向性，产生某个表面必然要切断原来穿过该晶面的化学键，使它们变成悬挂键，为尽可能减少表面悬挂键的数目，半导体表面会发生重构。 （3）偏 析 不论表面进行多么严格的清洁处理，总有一些杂质由体内偏析到表面上来，从而使固体表面组成与体内不同，称为表面偏析。在表面某一组分可能偏富，也可能偏贫。 图2.1.8 偏析表面示意图 3. 实际表面 在材料实际应用过程中，材料表面是要经过一定加工处理(切割、研磨、抛光等)，材料又在大气环境(也可能在低真空或高温)下使用。材料可能是单晶、多晶、非晶体。这类材料的表面称为实际表面。 实际表面中主要关心的是nm-μm级范围内原子排列所形成的表面的结构特征，包括材料表面的微结构(组织)、化学成分、形貌、不同形态(形状)材料表面的特点。 弛豫、重构、偏析 小 结： 弛豫、重构、偏析 小 结： 目录 / contents 9.2.1 奇妙的原子钟 9.2.2 瑞利波 9.2.1奇妙的原子钟 国际地球自转学会近日表示，2015年将迎来史上第26次闰秒，时间在6月30日午夜，科学家们将再度给钟表额外增加1秒钟时间，届时原子钟将会在23点59分59秒后停留一秒钟，也就是说，今年，大家额外多出了1秒钟时间 有些小伙伴可能还记得2012年6月份，科学家们也曾增加一秒钟的“闰秒”，当时不少国外知名网站陷入了临时服务中断状态。那么，闰秒到底是怎么回事呢？现在，让我们一起走近它。 世界时 地球自转周期的天文观测为基准 原子时 后者则以稳定的原子振荡周期来确定“秒”的长度 原子时 ·由原子钟导出的时间叫原子时，简称 AT。以物质的原子内部发射的电磁振 荡频率为基准的时间计量系统 。 原子时秒：铯原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9192631770周所持续的时间。 电磁振荡 在电路中，电荷和电流以及与之相联系的电场和磁场周期性地变化，同时相应的电场能和磁场能在储能元件中不断转换的现象。 原子钟 原子钟是利用原子吸收或释放 能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。 原 理 原子是按照不同电子排列顺序的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。 这种电磁波特征频率是不连续的， 这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的。因此原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。 最早的原子钟之一 香港天文台的铯原子钟 铷原子钟 镱原子钟 应 用 ①最初本是由物理学家