文档介绍：第二章表面工程技术的基础理论
第一节表面晶体学
第二节金属的表面现象
第三节表面扩散与表面缺陷
第二章表面工程技术的基础理论
第一节表面晶体学
结晶固体的表面:晶体中原子的周期性排列发生大面积突然中止的地方。
从晶体内部的三维周期性结构开始破坏到真空之间的整个过渡区域。
表面区域大致包括以表面原子终结平面为基准,~。
因材料不同,所需研究的表面范围有所差异。金属表面通常只涉及最外几个原子层厚度。
表面晶体学
固体表面的实际构成图
固体表面分类:理想表面、清洁表面和覆盖表面
表面晶体学
一. 理想表面
将位于其一侧的所有原子全部移走后产生的,表面原子偏离了能量最低的平衡位置,所以表面原子的能量大于晶体内部原子的能量。超出的能量即正比于减少的键数,这部分能量就是表面能。显然,理想表面是难以获得的,是研究其他类型表面的一个基础。
表面晶体学

不存在任何污染的化学纯表面,既不存在吸附、催化反应或杂质扩散等一系列物理、化学效应的表面。
成分与结构不同于内部;
最外层不是一个原子数的平整表面,原子排列做了调整;
存在各种类型的表面缺陷。
表面晶体学
在几个原子层范围内的清洁表面:表面弛豫、表面重构。
表面晶体学
清洁表面的获得
在表面技术的预处理中,常常要获得清洁表面。但从清洁表面的定义上讲,用任何高效能洗涤剂清洗过的晶体材料的表面,也不是清洁表面,因为材料表面上必然会吸附有洗涤剂分子或空气中的某些成分的原子。
所以要获得清洁表面,必须采取一些特殊的处理措施。
表面晶体学
清洁表面的获得

金属(合金)沿某些严格的结晶学平面发生分离的断裂(穿晶)称为解理。在真空条件下,使金属产生解理,可获得清洁表面。
受可解理的材料和平面的限制,仅能解理几种金属的单晶,如铍、锌、铋和锑等。
,使温度高到足以蒸发掉表面的污染物
已成功地用来清洁一些难熔的金属表面(如钨和铌等金属表面),但这种方法不能除去像碳等难于蒸发的原子。
表面晶体学

把样品表面在真空中循环地用惰性气体离子轰击和退火的方法。
单次轰击后晶体内的杂质还可分离到表面上来,这种方法必须进行多次的反复轰击和退火。
对于大多数表面都是有效的,还可以清除用第二种方法清除不了的难蒸发的原子。
注意不要把表面打得粗糙或变成新的晶相表面。因此,近来也有将离子轰击改为用低能电子轰击。
表面晶体学

表面晶体学