材料表面与界面考试必备.docx

一、名词解释1. 表界面：由一个相过渡到另一相的过渡区域2. 表面：习惯上把固－气、液－气的过渡区域称为表面界面：把固－液、液－液、固－固的过渡区域称为界面物 体与物体之间的接触面界面－两种物质（同种或不同种）之间的接触面、连接层和 分界层3. 理想表面：理论上结构完整的二维点阵平面4. 清洁表面：不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理 -化学效应的表面表面的化学组成与体内相同，但结构可以不同于体内）5•驰XX表面：指表面层之间以及表面和体内原子层之间的 垂直间距ds和体内原子层间距dO相比有所膨胀和压缩的现象6•驰XX :表面区原子（或离子）间的距离偏离体内的晶格 常数，而晶胞结构基本不变，这种情况称为弛XX7. 重构表面：指表面原子层在水平方向上的周期性不同于体内，但在垂直方向上的层间间距d0与体内相同8. XX阶表面：表面不是平面，由规则或不规则XX阶组成9. 表面偏析：杂质由体内偏析到表面，使多组分材料体系的 表面组成与体内不同10. 吸附表面：在清洁表面上有来自体内扩散到表面的杂质 和来自表面周围空间吸附在表面上的质点所构成的表面11. 平移界面：在结构相同的晶体中，一部分相对于另一部 分平滑移动一个位移矢量。

其间的界面称为平移界面12. 反演界面：当晶体结构由中心对称向非中心对称转变时， 由反演操作联系起来的两个畴之间形成反演界面 IB13. 表面能:可以理解为系统增加单位面积时所需做的可逆 功，单位是 J/m214. 表面张力:是单位长度上的作用力，单位是 N/m15. 晶界：同质材料形成的固体/固体界面为晶界16. 相界：异质材料形成的固体/固体界面为相界 二、简答、简述1、表界面通常可以分为哪 5类？ 固－气；液－气；固－液；液－液；固－固2、获得理想表面的理论前提？（1）、不考虑晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响；（2）、不考虑表面原子的热运动、热扩散、热缺陷等；（3）、不考虑外界对表面的物理-化学作用等；（4）、认为体内原子的位置与结构是无限周期性的，则表面 原子的位置与结构是半无限的，与体内完全一样3、怎样获得清洁表面？/获得清洁表面的几种方法？① 在获得超高真空的同时获得清洁的表面② 用简单的加热方法去除表面的沾污③ 在化学气氛中加热去除那些通过简单加热不能清除的化 学吸附沾污④ 对于较顽固的沾污，可以利用惰性气体离子（如r+、Ne+ ） 轰击表面而有效地清除污染⑤ 对于一些晶体,可以采纳沿特定的晶面自然解理而得到清 洁表面。

⑥ 在适当的基片上通过真空蒸发法获得预想的单晶和多晶 薄膜，作为研究对象的清洁表面4、什么是吸附表面以及用图文说明吸附表面的四种吸附吸附表面即在清洁表面上有来自体内扩散到表面的杂质和 来自表面周围空间吸附在表面上的质点所构成的表面根据表面 的四种吸附位置可以分为顶吸附、桥吸附、填充吸附和中心吸附 四种吸附方式上为俯视图，下为剖视图，顶吸附5、固体界面类型 从晶体学角度，可以分为平移界面、孪晶界面和反演界面； 从有用角度可分为气固界面、半导体界面、薄膜界面和超晶格界 面平移界面：在结构相同的晶体中，一部分相对于另一部分平 滑移动一个位移矢量其间的界面称为平移界面包括堆垛层错、 反相畴界和结晶切变面等面缺陷・P.B——平移矢量不等于点阵矢量，为层错孪晶界面：其隔开的两部分晶体间以特定的取向关系相交接, 从而构成新的附加对称元素，如反映面、旋转轴或对称中心反演界面：当晶体结构由中心对称向非中心对称转变时，由反演操作联系起来的两个畴之间形成反演界面IB6、固体表面的基本特性理想的晶体由原胞组成，并具有三维周期性但实际物质不 是无限的，在晶体中原子或分子的周期性排列发生大面积突然终 止的地方就出现了界面，如固体－液体、固体－气体及固体－固 体的界面，常把固体－气体（或真空）、固体－液体的界面称为 固体的表面。

表面是一个抽象的概念，实际常把无厚度的抽象表 面叫数学表面，把厚度在几个原子层内的表面叫作物理表面，而 把我们常说实际的固体表面叫工程表面7、金属表面（工程表面）实际构成示意图对于给定条件下的表面，其实际组成及各层的厚度与表面制 备过程、环境以及材料本身的性质有关8、表面成分（1）、金属表面成分一般特征：“金属/过渡层/空气”，过渡层中常由氧化物、氮 化物、硫化物、尘埃、油脂、吸附气体（氧、氮、二氧化碳和水 汽等）所组成，其中以氧化物最为常见；（2）、合金表面成分 一般特征：“金属/过渡层/空气”，其过渡层中出现的情况更 为复杂过渡层常见氧化物，但可能出现硫化物和碳化物等3）、氧化物表面成分 一般特征：空气/非化学计量层/氧化物非化学计量层形成： 表面缺陷形成比较容易，如氧空位4）、玻璃表面成分玻璃表面：空气/表面组成/设计组成表面组成：表面能小的氧化物易在玻璃表面富集，如P bO , B2O3氧化物9、 典型表面结构图变形层又称应变层或加工硬化层，它是材料表面区域的重要 组成部分摩擦过程也会形成变形层贝氏层是加工过程中表面 分子产生溶解和表面产生流动之后淬火硬化而沉积的表层，它属 于非晶或微晶结构。

表面吸附是实际固体重要的表面现象，它的 存在可以显著降低表面的系统能量10、 表面结构的表示方法当晶体解理时，由于各种因素的影响，很难得到完整的平面 结构，如果畸形程度小，可以近似地认为是平面还常常出现一种比较有规律的非完全 平面结构，称之为XX阶结构对于平面结构和XX阶结构，分别用不同的方法表述根据表面原子的排列，清洁表面又可分为 XX 阶表面、弛 XX表面、重构表面等1）XX阶表面不是一个平面，它是由有规则的或不规则的XX 阶的表面所组成由于晶体内部缺陷的存在等因素，使晶体 内部应力场分布不均匀，加上在解理晶体对外力情况环境的影响，晶体的解理面常常不能严格地沿所 要求的晶面解理，而是伴随着相邻的倾斜晶面的开裂，形成层状的解理表面 它们由一些较大的平坦区域和一些高度不同的XX阶构成，称为XX面-XX 阶-拐结(Terrce - Ledge-Kink )结构，简称XX阶结构或TLK结构.(2) 平坦表面包括弛 XX 表面和重构表面平坦表面表述 方法，一般采纳Wood ( 1963 )方法这种方法主要是以理想 的二维点阵为基，描述发生点阵畸变的清洁表面点阵结构畸变后的表面通常称为再构表面，再构是由原子 的重排和弛XX所致。

11、表面原子驰 XX表面原子由于在某一方向失去相邻原子，可导致偏离平衡位 置的弛XX弛XX可以发生在表面以下几个原子层的范围内 表面第一层原子的弛XX主要表现为纵向弛XX一般说来，某 —原子在某一方向的弛XX，必定引起其它原子以及邻层原子的 弛XX在很多半导体材料以及金属材料、离子晶体等材料中均 可观察到表面原子弛XX的存在表面原子的弛XX，不仅造成 了晶体宏观上的膨胀与压缩，而且导致了表面二维点阵的变化， 成为再构表面原子的弛XX,大致可以分为以下几种类型，即： 压缩效应、驰张效应、起伏效应及双电层效应1) 压缩效应表面原子失去空间方向的相邻原子后，体内原子对表面原子的作用，产生了一个指向体内的合力，导致表面原子向体内的纵 向弛 XX2）弛张效应在少数晶体的某些表面发生原子向体外移动的纵向弛 XX， 造成了晶体的膨胀这种情况多由于内层原子对表层原子的外推 作用，有时也由于表面的松散结构所致即表面层内各原子间的 距离普遍增大，并且可波及表面内几个原子层，造成晶体总体在 某一方向的膨胀一般的弛张效应多出现在金属晶体及其化合物 表面3）起伏效应对于半导体材料如 Ge、Si 等具有金刚石结构的晶体，可以 在（111）表面上观察到，有的原子向体外方向弛XX，有的原 子向体内弛XX ；而且这两种方向相反的纵向弛XX是有规律地 间隔出现的。

即有起有伏，称之为起伏效应4）双电层效应对于多原子晶体，弛 XX 情况将更加复杂在离子晶体中， 表层离子失去外层离子后，破坏了静电平衡，由于极化作用，造 成了双电层效应在 LiF 及 NCl 晶体表面均明显地出现双电层结 构12、用于表面分析的探针，应满足哪些条件？（1）与表面层物质有较强的相互作用由于表面层极薄， 如果表面探针与表面互作用弱，就难以用较大的信噪比把表面的 特有信息携带出来)(2) 探针基本不穿透表面一旦探针粒子进入体内，必定 把体内信息同时引出)在探针未获得信息前不得破坏表面原子 结构3) 灵敏度、分辨率高一般分辨尺寸应小于或远小于原 子间距原子间距大约在1〜3?左右，故采纳微观粒子束，如电 子、短波光子、轻离子等做表面探针材料可以达到要求)13、 表面探针与表面的相互作用14、 常见的表面分析方法(给出英文全称以及中文含义， 说明什么方法什么原理)ES (uger Electron Spectroscopy) 俄歇电子谱LEED (Low Energy Electron Diffrction) 低能电子衍射RHEED (Reflection High Energy Electron Diffrction) 反 射高能电子衍射EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) 电子能量损 失谱HREELS (High Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy) 高分辨电子能量损失谱 FIM (Field Ion Microscopy) 场原子显微镜FEM (Field Emission Microscopy) 场发射显微镜PEEM (Photo Emission Electron Microscopy) 光电发射 电子显微镜XRD ( X-Ry Diffrction) X 射线衍射谱UPS (Ultrviolet Photoemission Spectroscopy) 紫外线 电子谱XPS (X-ry Photoemission Spectroscopy) X 射线光电子 谱SERS (Surfce Enhnced Rmn Spectroscopy) 表面增强拉 曼电子谱IRS (Infrred bsorption Spectroscopy) 红外汲取光谱ISS (Ion Scttering Spectroscopy) 离子散射谱SIMS (Secondry Ion Mss Spectroscopy) 二次离子质谱 HSS (Helium Scttering Spectroscopy) 高能散射电子谱 TPD (Temperture-Progrmmed Desorption) 程序升温脱 附法TPR (Temperture-progrmmed Reduction 程序升温还 原法STM (Scnning Tunneling Microscopy) 扫描隧道显微镜 法Work Function MesurementsFM (tomic Force Microscopy) 原子力显微镜法15、二次电子与俄歇电子的含义入射电子和原子的价电子发生非弹性碰撞，使价电子获得入 射电子损失的能量，而脱离原子核的束缚逃逸到真空中，所产生 的为二次电子。

当3〜5 keV的入射电子轰击元素的原子时，原子内层电子 被激发到外层，并在此能级上留下一个空位使原子由原来能量 较低的稳态而变成其它较高能量的非稳定态－－激发态。