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2012研究生讲义 表面与界面物理 表面与界面物理 SURFACE  INTERFACE PHYSICS 邓 宏 DENG HONG 电子科技大学 微电子与固体电子学院 SCHOOL OF MICROELECTRONICS  SOLID STATE ELECTRONICS 表面与界面物理 绪论 表面表面、界面的定义和研究意义界面的定义和研究意义 表面、界面科学的形成及起特征 表面科学目前主要的研究领域 表面、界面与电子材料、元器件的关系 1 一、表面、界面的定义和研究意义 1. 表面的定义 •• 两种不同相的交界区域两种不同相的交界区域 AA相相 界面过度区界面过度区 BB相相 称为表面。——通常指 质 性 凝聚相与气相、液相的 界面。 • 表面不是几何意义上的 平面，而是具有一定厚 度的过度区度的过度区。。 从原子排列角度，在表面层下数个原 距离 子层（5~20Å ）以下，其排列方式与体 界面过度区示意图 内相近。故可以认为表面层厚度为 5~20 Å 从成份上看，由于非平衡偏析，可能要到 102 3 ~10 Å才能与体内成分一致。这时的面表层厚 度可看成102 3 ~10 Å 。 由周期性势场畸变看由周期性势场畸变看，变形层可达数变形层可达数μμmm。 由晶格畸变看，残余应力的消失厚度可达数十μm。 2 2.表面的分类 •实际表面——未经任何处理，存在通常环境中的S- GG或或LL-GG界面界面。。 •清洁表面——经腐蚀、解理、离子刻蚀….等处理 -9 -12 后，除去“表面层”后，在高真空环境（10 ~10 torr）保留的固体表面。 •理想表面——将一个无限大的晶体分成两部分所形 成的表面。表面的原子排列与体内完全一致，这就 是通常物理学、化学学所讨论的“表面”。 3.表面原子排列的特征 •表面吸附 即使在10-9 torr（1torr=133.3Pa）的环境中仍 然有残余气体存在，所以在表面仍然有气体的吸 附（H O、O 、H ….等）。ZnO表面的吸附研究 2 2 2 HH OO、OO 、HH 2 2 2 M M M 3 200200 Zn2pZn2p Zn3pZn3p 180180 160160 )) 140140 SS PP CC Zn3sZn3s Zn3dZn3d kk 120120120120 (( yy tt ii 100100 Zn LMMZn LMM