1、晶体表面关键词：表面结构 弛豫 重构 再构 吸附 偏析 表面能 比表面能摘 要：晶体表面原子的排列规律不同于体内，在表面会发生再构、重构等现象。本文主要介绍晶体表面的结构和一些现象，以及比表面能的计算。一 晶体表面原子的排列规律晶体总是存在着表面垂直于晶体表面的方向为 Z 轴，X 和 Y 轴在晶体表面上。晶体在Z 轴方向上的周期性被破坏，而在 XY 平面内仍然保持着周期性。用二维布喇菲格子来表征晶体表面的空间周期性。晶体表面上物理量具有二维空间周期性，同样可以用二维倒格子空间来表示。二维倒格子与二维布喇菲格子的关系满足定义垂直于表面的单位矢量二维倒格矢所有倒格点的集合构成二 表面结构1.表面弛
2、豫：指表面层晶体结构不变，但点阵常数有差异（法向弛豫）dSd0, 膨胀；dSd0, 压缩2. 表面重构：表面层和内部晶体结构不同，主要为超结构，晶胞的基矢呈整数倍扩大3. 离子晶体表面双电层：在离子晶体表面上，作用力较大、极化率小的正离子处于稳定的晶格位置。为降低表面能，各离子周围的交互作用将尽量趋于对称，因而M+离子在周围质点作用下向晶体内靠拢，而易极化的X离子受诱导极化偶极子的排斥而被推向外侧形成表面双电层。4.表面再构表面相的基矢可能和体内同一晶面簇中基矢存在差异，这种现象称为表面再ka3构。表面再构典型例子两族基矢不再平行但夹角不变，相当于旋转了一定角度Si(111)77 硅（111）
3、表面原子排列的周期为体内相应平面的7 倍。不同的方法可以获得不同的再构表面，表面的再构现象与表面原子的驰豫、原子的吸附有关，通常可由低能电子衍射（LEED， Low Energy Electron Diffraction）获得表面再构的几何规律。三、表面吸附与偏析吸附：异相原子或分子附着在固体表面上的现象偏析：固溶体中的溶质原子富集在表面层表面发生吸附的物理原因表面形成偶电层-部分电子解脱束缚逸出到表面形成薄的电子云（负价），与相邻层（正价）构成偶电层四、表面能与晶体的平衡外形1,表面能：增加单位表面所需做的可逆功，单位Jm-2。表面张力：产生单位长度新表面所需的力，单位Nm-1。比表面能:
4、增加单位表面积导致的自由能的增量，=G/A=(E-TS)/A2.比表面能的计算:比表面能的增量可表示为：=（ETS ）/A0K时TS为零，故可根据材料的摩尔升华热Ls来估算0K时的比表面能。采用简单的键合模型（只考虑最近邻的作用），设每对原子键能为，晶体的配位数为z，阿伏加德罗数为NA，则：Ls=Naz(/2) 要产生两个表面，需要断开其上的原子键。设形成一个表面原子所需断开的键数为zo，原子间距为a，则有：a*a o=Zo (/2)因摩尔体积 Vm= NA a3，则根据上两式得出：Ls= 10 Vm2-3 1=(Z/Zo)Na1-3高熔点金属具有较高的升华热，因此具有高的比表面能。对于简单立方晶体（100）面，zzo=61 ；对于面心立方结构的（111）面，zzo=123 。对某一晶体来说，zo越大的表面，越具有较高的比表面能。在较高温度时要考虑表面熵，因熵值为正，故表面吉布斯自由能低于表面内能，即E/A学院:理学院 姓名:洪青龙 班级:A0841 学号：10808090111
