Слайд 2
Рис.1. Зависимость энергии притяжения Eпр и отталкивания Eот,
а также полной потенциальной энергии E падающих атомов (сплошная
линия) от расстояния до поверхности. Здесь Ем – энергия адсорбции, r0 – расстояние минимума полной потенциальной энергии.
E(r) = Eпр(r) + Eот(r)
Слайд 3
Среднее время жизни адатома может быть описано выражением:
где
ν0 – частота тепловых колебаний адатома в узле кристаллической
решетки (ν0 = 1012… 1014 Гц), ΔΕm - энергия адсорбции.
Слайд 4
Рис.2. Потенциальный рельеф поверхности (сплошная линия) и возможные
положения адатомов.
Еп – уровень энергии атомов на поверхности;
ΔЕg = Еg - Еп – энергия активации диффузии адатома на поверхности;
ΔЕм – энергия адсорбции;
Ем – уровень энергии в вакууме;
а – расстояние между атомами на поверхности.
Слайд 5
Концентрация адатомов при осаждении пропорциональна скорости осаждения (плотности
потока атомов на поверхности) R:
Слайд 6
Рис. 3. Один из простейших вариантов графика потенциальной
энергии для случая хемосорбции на плоской поверхности. Заметим, что
в случае хемосорбции энергия десорбции Ed больше, чем энергия адсорбции Еа. Потенциальные ямы содержат дискретные уровни энергии, которые соответствуют разрешенным состояниям адатома.
Слайд 7
Поверхностные фазы в субмонослойных системах адсорбат/подложка
В зависимости
от силы взаимодействия между адсорбатом и подложкой адсорбция подразделяется
на
- физосорбцию (слабое взаимодействие);
- хемосорбцию (сильное взаимодействие).
В качестве граничного значения принята энергия связи между адсорбатом и подложкой около 0,5 эВ на молекулу (или атом) (1эВ/молекула = 23,060 ккал/моль = 96,485 кДж /моль).
Слайд 8
Рис. 4. Схематическая иллюстрация поверхностных фаз разного состава,
а - поверхностные фазы, имеющие одинаковое покрытие атомов подложки
(1,0 МС), но различные покрытия атомов адсорбата (1,0, 0,5 и 0,25 МС); б — поверхностные фазы с одинаковым покрытием атомов адсорбата (0,5 МС), но с различным покрытием атомов подложки (1,0, 0,5 и 0,25 МС). Атомы адсорбата показаны серыми кружками, атомы подложки белыми кружками.
Состав поверхностных фаз
Слайд 9
Таблица 1. Покрытие адсорбата для некоторых поверхностных фаз
со структурой
Слайд 10
Система обозначений Вуда:
Х(hkl)с(N×L)Rφ°-А
Рис.. Структура поверхностной центрированной
прямоугольной
решетки Ni(110)c(2x2)-О,
образуемой атомами кислорода,
адсорбированными на поверхности никеля Ni(110). Здесь as и bs — основные векторы поверхностной решетки Ni; as’ = 2as и
b's = 2bs - основные векторы
поверхностной решетки, образуемой адатомами кислорода.
Подложка
Центрированная ячейка
Отношения параметров поверхностной ячейки и ячейки подложки
Адсорбированный слой
Слайд 13
Таблица 2. Покрытия атомов адсорбата и подложки для
некоторых поверхностных фаз
Слайд 14
Закономерности формирования комбинации «адсорбированный слой — подложка»:
Они
стремятся образовать поверхностную структуру с наиболее плотной упаковкой атомов.
Т. е. они растут так, что образуется наименьшая элементарная ячейка, допустимая размерами каждого адатома, а также взаимодействиями адатом-адатом и адатом-подложка.
Они склонны образовывать упорядоченные структуры с той же вращательной симметрией, какой обладает и подложка.
3. Они имеют тенденцию образовывать упорядоченные структуры, размеры элементарной ячейки которых довольно просто связаны с размером элементарной ячейки подложки. Так, обычно наблюдается структура (1 х 1), (2 х 2), с(2 х 2) или (3 х 3)-R30°.
Слайд 15
Рис. 6. Два возможных варианта структуры поверхности Ni(100)c(2
х 2)-О. Атомы (или ионы) кислорода — пустые кружки,
атомы (или ионы) никеля — заштрихованные кружки. (а) Поверхность реконструирована. (б) Классический адсорбированный слой без какой-либо реконструкции.
Слайд 16
Рис. 7. a — СТМ изображение пар «ямка-островок»
доменов поверхностной фазы Si(lll)v/3xv/3-Ag, формирующихся на поверхности Si(111)7x7. «Ямки»
фазы v^xy^-Ag выглядят как темные области, «островки» V^xy^-Ag как светлые области.
б - Схематическая диаграмма структуры пары «ямка-островок». Атомы Ag показаны серыми кружками, атомы Si белыми кружками. в - Схематическая диаграмма, иллюстрирующая массоперенос Si при формировании пары «ямка-островок»
Слайд 17
Рис. 8. а - Крупномасштабное СТМ изображение поверхности
Si(lll)v/3xv/3-Ag, представляющую собой двухуровневую систему с разностью высот в
один двойной слой Si(111). Более яркие участки соответствуют Ag верхнего уровня (и-л/З), а темные области соответствуют нижнего уровня (l-л/З). б - СТМ изображение высокого разрешения, показывающее, что на верхнем и нижнем уровнях наблюдается одна и та же структура v^xy^-Ag
Слайд 18
Рис. 9. Схематическая фазовая диаграмма. Различные траектории соответствуют:
А - осаждению адсорбата при фиксированной температуре; В' и
В - изохронному отжигу адсорбата, осажденного при пониженных температурах, (с и без десорбции адсорбата, соответственно); С - изотермической десорбции адсорбата
Фазовая диаграмма
Слайд 19
Рис. 10. Схематическая иллюстрация траектории А на рис.
6, показанная более детально. Стехиометрические покрытия адсорбата для Фазы
2 и Фазы 3 помечены как Θ2 и Θ3, соответственно. При увеличении покрытия адсорбата от Θ2 до Θ3 доля поверхности, занятой Фазой 2, уменьшается, а занятая Фазой 3 соответственно увеличивается. Граница на фазовой диаграмме соответствует покрытию адсорбата, когда обе фазы занимают примерно равные доли площади (то есть примерно по 50 %)
Слайд 20
Рис. 11. СТМ изображение, показывающее сосуществование двух фаз:
Si(lll)v/3xv/3-In (видна как однородно серая поверхность) и Si(lll)v/3Txv/3l-In (видна
как яркие и темные области, соответствующие «ямкам» и «островкам»).
Слайд 21
Рис. 12. а - Фазовая диаграмма
для молекул Н2, физосорбированных на поверхности (0001) графита. б
- Модель соразмерной фазы
Слайд 22
Рис. 13. а - Фазовая диаграмма для атомов
Н, хемосорбированных на поверхности Fe(110). б - Схематическая диаграмма,
иллюстрирующая структурные модели формирующихся фаз
Слайд 23
Рис. 14. Фазовая диаграмма системы In/Si(111) и СТМ
изображения высокого разрешения поверхностных фаз In/Si(111). Элементарные ячейки обведены
на СТМ изображениях сплошной линией.