固體表面特征

1、會計學1固體表面特征固體表面特征第1頁/共55頁第2頁/共55頁第3頁/共55頁第4頁/共55頁 （1）表面結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整和改變，使結(jié)晶學性質(zhì)及表面能發(fā)生了變化； （2）表面原子與環(huán)境發(fā)生相互作用，產(chǎn)生物理化學吸附或化學反應。第5頁/共55頁第6頁/共55頁理想表面結(jié)構(gòu)示意圖理想表面結(jié)構(gòu)示意圖 表面表面二維點陣結(jié)構(gòu)在表面上的原子依然具有和晶體內(nèi)部相一致的周期性排列，同時也忽略了由于原子鍵合在表面的中斷而形成表面能等影響。表面表面內(nèi)部內(nèi)部第7頁/共55頁第8頁/共55頁第9頁/共55頁第10頁/共55頁第11頁/共55頁按照幾何特征，晶體缺陷分為：（1 1）點缺陷）點缺陷（2 2）線缺陷）線缺陷（

2、3 3）面缺陷）面缺陷第12頁/共55頁a a 空位空位 b b 間隙原子間隙原子 c c 置換原子置換原子 點缺陷點缺陷第13頁/共55頁 刃型位錯示意圖刃型位錯示意圖第14頁/共55頁由于界面原子和內(nèi)部原子的結(jié)構(gòu)偏差，使表界面具有很多與晶體內(nèi)部不同的性質(zhì)，如界面吸附，界面腐蝕等。第15頁/共55頁 晶面1（平面） 晶面3 （連接面） 晶面2 （立面）第16頁/共55頁第17頁/共55頁第18頁/共55頁金屬材料在工業(yè)環(huán)境中被污染的實際表面示意圖金屬材料在工業(yè)環(huán)境中被污染的實際表面示意圖 第19頁/共55頁第20頁/共55頁第21頁/共55頁 a 頂吸附俯視圖 b 橋吸附俯視圖 c 填充吸附

3、 a頂吸附剖面圖 b橋吸附剖面圖 c中心吸附四種典型的吸附表面四種典型的吸附表面第22頁/共55頁第23頁/共55頁第24頁/共55頁第25頁/共55頁第26頁/共55頁第27頁/共55頁第28頁/共55頁glsgsl 沾濕 浸濕 鋪展第29頁/共55頁01coslaG0cosliG01coslsG第30頁/共55頁（4）蓮葉表面呈超疏水狀態(tài)，水與葉面的接觸角幾乎接近180，當液滴在表面流動時，會將落在葉面上的灰塵帶走，使葉面保持清潔。第31頁/共55頁第32頁/共55頁第33頁/共55頁第34頁/共55頁第35頁/共55頁第36頁/共55頁在晶體取向不同的晶面上，原子間距不同，表面斷鍵功也不

4、同。原子間距越小，鍵能越高，表面自由能也越高。表面能隨溫度升高而降低。第37頁/共55頁高真空表面技術的基本原理示意圖高真空表面技術的基本原理示意圖激發(fā)束檢測束輻射源檢測器第38頁/共55頁所有這些方法共同特點是（1）測量需要在超高真空環(huán)境(UHV)中進行。（2）需要制備清潔的薄表面。第39頁/共55頁結(jié)構(gòu)分析 STM；AFM；LEED；RHEED； XRD；FIM；FEM成分分析 AES；XPS；SIMS；ISS電子價態(tài)分析 UPS；XPS；EELS表面物種分析 HREELS；IRAS；SERS產(chǎn)物分析 TPD；TPR功函數(shù)分析 Work Function; PEEM; UPS 第40頁/共

5、55頁第41頁/共55頁第42頁/共55頁任何兩個不同的物相接觸都會在兩相間產(chǎn)生電勢。兩相各有過剩的電荷，電量相等，正負號相反，相與吸引，形成雙電層。在溶液中，電解質(zhì)電離形成正、負離子，固體表面常因選擇性地吸附某種離子而帶電，表面帶電電荷的變化使雙電層中的組分發(fā)生變化。第43頁/共55頁第44頁/共55頁在離子晶體表面，由于表面底下的離子半空間產(chǎn)生一個凈電場，該電場極化表面層離子，使該負離子誘導成偶極子，這樣就降低了晶體表面的負電場，接著表面層離子開始重排以使之在能量上趨于穩(wěn)定。為此，表面的負離子被斥向外側(cè)，正離子被拉向內(nèi)側(cè)，而形成了表面雙電層。第45頁/共55頁第46頁/共55頁第47頁/共55頁正交晶系的特征對稱性決定了它的三個晶軸基向量長度不等、取向相互垂直，其晶胞參數(shù)具有abc，=90的特征。正交分為簡單，底心，體心，面心四種，有心正交即為體心正交。第48頁/共55頁由于界面原子和內(nèi)部原子的結(jié)構(gòu)偏差，使表界面具有很多與晶體內(nèi)部不同的性質(zhì)，如界面吸附，界面腐蝕等。第49頁/共55頁01coslaG0cosliG01coslsG第50頁/共55頁第51頁/共55頁第52頁/共55