表面化学物理1总结培训讲学.ppt

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1、表面化学物理1总结第一章引言第二章空间电荷效应第三章实验方法第四章清洁表面第五章外来物质在固体表面上成键第六章固－气界面(吸附)第七章固－液界面第八章半导体表面的光电效应第九章光化学与光物理过程内容：2021/8/272参考书：二维表面化学半导体物理考试方式：闭卷2021/8/2731.1表面态和表面位置表面的化学描述和电子描述的比较表面分子模型能带结构模型各自的特点、区别、适用环境2021/8/274能带理论：不定域的Bloch波函数K＝UKe2irk电子填充方式在原子中(n,l,m,ms)在固体中K标识状态2021/8/275表

2、面态的分类本征表面态和非本征表面态表面态的定义是指与体相能级不同的那些定域的表面电子能级b)表面态形成原因：1.本征(面、线、点)2.外来粒子吸附3.氧化物的氧释出和渗入本征表面态非本征表面态2021/8/276Tamm态和Schockly态Tamm态Schockly态体相体相2021/8/277d)表面态能级与体相能级的差异1）在能量上不同与体相能级2）显定域性？？3）它与体相的非定域轨道进行电子交换？？导带价带表面态2021/8/278表面分子模型表面位置：在某一方面具有活性的微观粒子：表面原子或原子基团均匀表面共价键悬空键成键轨道反键轨

3、道离子键阴离子阳离子也可以是高电场的一个位置可以吸附极性分子2021/8/279内禀态的原子尺度：1019原子/m2b)不均匀表面：二维表面、一维表面、零维表面缺陷台阶位错2021/8/2710图1.4位置不均匀性的某些来源二维表面、一维表面、零维表面缺陷台阶位错2021/8/2711c)表面杂质混合氧化物Ag/TiO2……2021/8/2712Fe2+Fe3++e(1-1)能带模型重视表面态能级与体相的电子交换表面位置注重于表面离子与基底的相互作用表面位置：能带模型：例如：在ZnO表面存在Fe离子2021/8/2713图1.1一些氧化还原对

4、的表面态，说明粒子的化学性质改变时预期的能级变化。此例中的半导体是ZnO。图中所标出的表面态与能带的相对位置将在正文中进一步讨论。见到这样的图我们的第一反应是什么？2021/8/27143.能带图上表示的表面态能级a)能带的形成b)金属、半导体、绝缘体的能带表示c)半导体本征半导体n-型半导体p-型半导体2021/8/2715金属金属金属金属金属金属金属金属2021/8/2716各种类型固体中N（E）随E的变化函数的几种情况；（a~d)金属；(e)本征半导体；(f)绝缘体绝缘体半导体半导体绝缘体2021/8/2717本征半导体半导体的能带表示

5、成键轨道构成价带反键轨道构成导带2021/8/2718n-型半导体半导体掺杂：能带表达形式2021/8/2719p-型半导体能带表达形式2021/8/2720d)禁带宽度的测定1.UPS2.吸收光谱（反射吸收光谱）3.表面光电压谱4.STS（隧道扫描谱）2021/8/2721e)杂质能级在能带图的表示n-型半导体的杂质能级(施主杂质)eeeeee2021/8/2722p-型半导体的杂质能级(受主杂质)+++++2021/8/2723f)表面态能级在能带图上的表示2021/8/27241.1.3在表面态模型中的Fermi能级1KT=0.025e

6、V在25℃预期：2021/8/27251.1.4表面位置模型和表面态模型的应用范围一般说，在处理半导体时，按表面态和刚性能带模型来描述表面是最有效的。用固体中存在能带这一观点改造过的表面位置模型，或用局部化学过程改造过的表面态模型就可以解释这些特征。单纯用一种模型完全满意地描述表面性能的场合成实是很少的。揭示表面分子和刚性能带这两种模型的对比关系和部分一致性。即从以定域分子轨道描述和离域能带近似法的结合为基础的模型出发来引出表面态能级。2021/8/27261.2外来物质与固体表面成键1.2.1相互作用类型2021/8/27272021

7、/8/2728S2021/8/2729弱键可分为的五类情况：2021/8/27302021/8/27311）吸附质离子型吸附成键:来自固体导带的自由电子，或来自价带的自由空穴被表面粒子俘获(或注入)，离子吸附是离子键的一种情况。外来吸附质被电离，被吸附离子与其异号离子可以相距几百埃，因此不存在电子共享。2021/8/2732由局部作用力，即纯“化学键”来抓住吸附的外来粒子没有电子从固体能带中转移出来，只有吸附粒子与团体的一个或几个表面原子间的化学结合，形成“悬空键”。2）表面化学键2021/8/27332021/8/2734在固体吸附气态碱或

8、酸时，在离子型半导体或绝缘体上还会有另一种形式的定域键：即酸—碱共价键3）表面酸碱吸附2021/8/27352021/8/2736LB2021/8/2737局部成键