• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2019/2020

Введение в физику поверхности

Статус: Курс по выбору (Физика)
Направление: 03.03.02. Физика
Когда читается: 3-й курс, 1 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Язык: русский
Кредиты: 3

Программа дисциплины

Аннотация

Целями изучения дисциплины являются: - знакомство студентов с основными концепциями физики поверхности (основы 2Д кристаллографии, электронная и атомная структура поверхности, процессы на поверхности твёрдого тела); - знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования; - овладение методами решения задач, описания физических явлений.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • знакомство студентов с основными концепциями физики поверхности (основы 2Д кристаллографии, электронная и атомная структура поверхности, процессы на поверхности твёрдого тела);
  • знакомство студентов с применяемыми в этой области физики методами исследования;
  • овладение методами решения задач, описания физических явлений.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • знает основные элементы конструкций вакуумных систем, а также материалы, используемые в вакуумной технике.
  • умеет применять на практике: Двумерные решетки. Индексы Миллера плоскостей кристалла. Индексы направлений. Описание структуры поверхности. Двумерная обратная решетка. Атомная структура поверхности. Релаксация, реконструкция, их механизмы. Связь физических свойств поверхности с ее структурой. Структурные дефекты поверхности. Дифракционные методы исследования поверхности.
  • умеет применять на практике электронную спектроскопию
  • умеет применять на практике для решения научных задач рассмотренный в данной теме материал
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Введение.
    Роль поверхности в различных физико-химических процессах. Физика и техника сверхвысокого вакуума. Основные элементы конструкций вакуумных систем. Материалы, используемые в вакуумной технике. Методы получения атомарно-чистой поверхности.
  • Основы двумерной кристаллографии.
    Двумерные решетки. Индексы Миллера плоскостей кристалла. Индексы направлений. Описание структуры поверхности. Двумерная обратная решетка. Атомная структура поверхности. Релаксация, реконструкция, их механизмы. Связь физических свойств поверхности с ее структурой. Структурные дефекты поверхности. Дифракционные методы исследования поверхности. Дифракция медленных и быстрых электронов (ДМЭ. ДОБЭ). Рентгеновская дифракция под скользящими углами. Фотоэлектронная дифракция.
  • Электронная спектроскопия поверхности.
    Оже-спектроскопия. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
  • Рентгеновская и ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия: физические основы метода, особенности эксперимента и оборудование. Исследования с применением синхротронного излучения. Резонансная фотоэмиссия.
  • Зондовые методы исследования поверхности.
    Сканирующая туннельная микроскопия. Атомно-силовая микроскопия. ИК и рамановская спектроскопия. Методы и принципы ионной спектроскопии. Массспектроскопия вторичных ионов: физические основы метода, особенности эксперимента и оборудование. Термодесорбционная спектроскопия.
  • Электронная структура и свойства поверхности
    Поверхностные электронные состояния. Пространственное распределение потенциала и электронной плотности на поверхности металла, осцилляции Фриделя. Поверхностные плазмоны. Работа выхода и ее составные части. Методы измерения работы выхода
  • Электронные и атомные процессы на поверхности твердых тел
    Адсорбция и десорбция. Гетерогенные системы. Межфазная граница. Явления на границе раздела фаз твердое тело-газ. Физическая и химическая адсорбция. Межмолекулярные взаимодействия при физической адсорбции. Модель адсорбции Ленгмюра. Адсорбционнодесорбционное равновесие. Теплота физической адсорбции. Типы химической связи при хемосорбции. Энергия активации и теплота адсорбции. Диссоциативная адсорбция. Теория Брунауера-Эммета-Тейлора. Взаимодействие адсорбированных частиц. Десорбция, поверхностная диффузия. Диффузия на поверхности твердых тел Основные уравнения диффузии (случайное блуждание и законы Фика). Диффузия отдельного атома и химическая диффузия. Собственная диффузия и диффузия массопереносом. Анизотропия поверхностной диффузии. Атомные механизмы поверхностной диффузии. Экспериментальное изучение поверхностной диффузии и структура тонких пленок Рост пленок по механизму Фольмера и Вебера. Модели образования зародышей. Кинетика роста изолированного островка и в ансамбле. Кинетика поздних стадий роста пленки. Рост пленок по механизму Франка и Ван дер Мерве. Критическая толщина псевдорморфного слоя и его структура. Механизм релаксации упругих деформаций псевдоморфного слоя. Кинетическая модель слоевого роста. Барьер Швебеля. Структурные превращения при росте пленок по Крастанову и Странскому. Структура пленок. Аморфные, поликристаллические и монокристаллические пленки. Дефекты. Несоответствие решеток на границе раздела. Методы роста тонких пленок в вакууме. Молекулярная и твердофазная эпитаксия.
  • Формирование наноструктур.
    Атомное и молекулярное наноманипулирование методы и экспериментальное оборудования.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Домашнее задание
  • неблокирующий Контрольная работа
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (1 модуль)
    0.45 * Домашнее задание + 0.15 * Контрольная работа + 0.4 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, Сих М. П., Бриггс Д., 1987

Рекомендуемая дополнительная литература

  • - Епифанов Г.И. — Физика твердого тела - Издательство "Лань" - 2011 - ISBN: 978-5-8114-1001-9 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/2023
  • Физика твердого тела: Учебное пособие / Ю.А. Стрекалов, Н.А. Тенякова. - М.: ИЦ РИОР: НИЦ Инфра-М, 2013. - 307 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат). (переплет) ISBN 978-5-369-00967-3 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/363421
  • Физика твердого тела: Учебное пособие/Браун А.Г., Винке Е.Э., Краскина О.А. - Москва : НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 208 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат) (Переплёт 7БЦ) ISBN 978-5-16-010765-3 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/501691