[理学]材料表面与界面---研究生教案.ppt

7.3 光子与表面作用 一、光电发射的基本原理 二、光电发射特性 光子与表面作用会发生：光的反射、吸收、透射。被吸收的光子会发生光电子发射、X射线辐射、阴极荧光、光生伏特、光电导等。 自学 自学 三、光电发射理论 自学 7.4 中性分子（原子）与表面作用 一、相互作用势 二、气体吸附 三、表面散射（脱附） 7.5 强电场与表面作用 一、场致电子发射 二、场致电离 一、插层化合物 多层膜可看成是层状物质。 在每层内部，组成粒子间的相互作用强，而层与层之间的相互作用弱，认为是范德华力的作用。 1级 2级 3级 4级 2 3 4 插层 插层的影响： 1、插层化合物形成时，电荷将发生转移，其电子结构受插入物浓度影响； 2、插层影响：插入物浓度低时，对能带结构影响不大，插层影响表现为费米能级的移动；当插入物浓度高时，能带结构和费米能级都将有较大变化； 3、插入物浓度低时，其电荷转移使载流子密度增加，从而使电导率增加；当插入物浓度升高时，由于迁移率降低，电导率在达到极大值后稍有下降。 二、超晶格多层膜 超晶格多层薄膜的晶格结构对晶体的晶格振动、光学特性以及磁学和力学特性都产生显著影响。 超晶格薄膜通常由晶格常数相近而禁带宽度不同的薄层交替组成，每层厚度范围从10?到100 ?量级，小于电子平均自由程和德拜长度，但大于自然晶格常数。 6.5 非晶态 一、非晶态的结构 1、微晶模型：非常小的晶粒组成。 2、硬球无规密堆模型：无规则多面体组成。如正四面体、正八面体、三棱柱、阿基米德反棱柱、十二面体。 3、无规网络模型。 二、非晶的电子态 1、仍可以用单电子理论（如前述）； 2、也存在导带和价带，之间也有禁带； 3、扩展态中载流子导电的机理和晶体中载流子的导电机理相似； 4、非晶中含有大量缺陷，伴随有悬挂键，在缺陷附近会形成定域态。 三、非晶的导电特性 四、非晶态与晶态的相互转换 存在禁带中的定域态的导电和扩展态及尾部定域态的导电问题。即有三种态的不同的导电率。 非晶态------退火------晶态； 晶态------加热急冷或离子轰击------非晶态。 镀层 镀层 基底 基底 对接缝 样品特征：基底（母材）薄，镀层为Al-Zn，金相腐蚀程度轻（未作重腐蚀程度） 示例 比 较 差别？？？？ 样品1 样品2 样品1 样品1 样品2 样品特征：基底（母材）薄，镀层为Al-Zn，金相腐蚀程度轻（未作重腐蚀程度） 见 Word 文档 自学及讨论内容： -----------表面分析方法 XPS （ESCA ）、 RBS、 EDS、ISS、SAM、…（第1组） SIMS（SSIMS、DSIMS）、 AES、 LEED、 EELS、…（第2组） STM、 AFM、 SPM、 SEM、… （第3组） FTIR 、 Raman、 XRD、 …（第4组） TEM、等。 可以借书：?Handbook of surface and interface analysis?； ?Surface analysis? (The principal Techniques) ； 等等。 每个同学准备一种表/界面分析的方法与技术。可按指定的，也可以自己另外补充或选择。（PPT：10-15页，Word文本） 要求如下： 1、包括分析原理与装置； 2、特点、优缺点； 3、适用范围； 4、样品要求，分析中应注意的问题； 5、分析范例（至少2个）。 在上述基础上，每组同学准备一类表面分析的方法与技术，内容要求同上。组内公开（ 15周、一起）准备，考验团队合作能力，并锻炼综合整理能力，完成PPT（40-60 min）。组内随机抽同学讲。 第七部分 外来粒子与表面的相互作用 外来粒子：包括电子、离子、光子、中性粒子及强电场。 利用外来粒子与表面作用后对表面产生的影响，以及从表面散射或产生的新粒子的信息，可以分析表面特性。这也是表面分析的理论基础。 表面特性：包括形貌、结构、组分、电子态等。 以下重点介绍电子与表面的作用。 7.1 电子与表面的作用 一、电子散射 单色能量的电子束 轰击 样品表面 表面发出不同能量的出射电子 表面 电子束 出射电子 能量分布广（见后） 0eV-200eV 出射（背散射）电子能量分布图（Ep=185 eV） I(E) E(eV) I II III 出射电子能量分布曲线分