ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие редактора перевода из "Поверхностные свойства твердых тел " Современная физика полупроводников все больше и больше интересуется сложными молекулярными и электронными процессами, протекающими на поверхности твердого тела. С раскрытием механизма этих процессов тесно связан ряд проблем физики тонких пленок и пленочной микроэлектроники. Большое число исследований последних лет указывает на превалирующую роль электронных процессов на поверхности в явлениях гетерогенного катализа и хемосорбции, что весьма интересует специалистов смежных областей — химиков и биофизиков. В связи с этим следует признать весьма актуальным начатое М. Грином издание серии книг по физике поверхности твердого тела. Настоящая книга является первой в этой серии. Этот том состоит из пяти обзорных глав, написанных ведущими исследователями в области физики поверхности, представляющими крупные научно-исследовательские школы в Англии, США и Японии. [c.5] Вторая глава, также теоретическая, написана Р. Ф. Грином (США). Автор широко известен своими работами по теории поверхностного рассеяния. В главе дается наиболее полное и последовательное изложение идей и расчетов, относящихся к размерным эффектам, главным образом в полупроводниках. Автор детально излагает постановку задачи о размерных эффектах вблизи поверхности кристалла, историю вопроса и знакомит читателя с физической картиной явления. Подробно рассматриваются механизмы поверхностного рассеяния свободных носителей заряда, специально обсуждается вопрос о природе зеркального отражения. Большой раздел посвящен квантовым эффектам в металлах и полупроводниках. Автор значительное место уделяет изложению математических методов рассмотрения указанных выше эффектов, он подробно излагает метод Больцмана—Фукса. Учитывая все возрастающий поток исследований квантовых эффектов в полупроводниках и металлах, надо признать последовательное изложение теории этих эффектов весьма своевременным. [c.6] В четвертой главе (X. С. Ривьере, Англия) дан критический обзор методов и результатов исследования работы выхода металлов, некоторых полупроводников и бинарных соединений. Автор хорошо известен своими исследованиями работы выхода металлов. В главе подробно рассмотрены различные методы определения работы выхода термоэлектронная эмиссия, фотоэлектрические измерения, холодная эмиссия, разные варианты измерений контактной разности потенциалов и, наконец, измерения поверхностной ионизации. Приводятся довольно подробно отдельные детали конструкций для тех или других экспериментальных методик. В главе имеется весьма обширный фактический материал по величинам работы выхода (свыше 40 металлов, элементарные полупроводники, около сотни бинарных соединений оксиды, нитриды, сульфиды, бориды, фториды и ин-терметаллиды). Автор широко дискутирует вопрос о надежности и точности тех или иных методов и проводит сопоставление результатов, полученных разными методами. Следует особо отметить, что обзор Ривьере достаточно полно отражает исследования советских авторов. [c.7] ПО магнитооптическим эффектам. Обсуждаются возможности использования эффекта поля в тонких пленках для создания тонкопленочных полевых транзисторов. Обзор Земела содержит богатую библиографию. [c.8] Книга М. Грина безусловно представляет большой интерес для широкого круга физиков и инженеров, работающих в областях физики полупроводников, катодной и полупроводниковой электроники и физики тонких пленок. Ряд вопросов, рассматриваемых в книге, заинтересует физиков и физико-химиков, занимающихся вопросами гетерогенного катализа, хемосорбции и некоторыми аспектами электрохимии. Книга содержит богатую библиографию работ в рассматриваемых направлениях, их свыше 600. [c.8] Редактор и переводчики стремились по возможности сохранить оригинальный язык авторов, исправляя только обнаруженные опечатки. Они выражают глубокую благодарность М. Грину за ценные дополнения к русскому изданию его книги. [c.8] Существует необходимость в критической и стимулирующей дальнейшие исследования литературе об основных взглядах на свойства поверхностей твердых тел. Можно надеяться, что недостаток в такой литературе будет восполнен серией книг, первая из которых предлагается читателю. [c.9] Эта серия книг предназначена для тех, кто занимается поверхностями, начиная от студентов старших курсов и кончая опытными работниками в этой области. Для одних особый интерес будет иметь лишь одна глава, связанная с их непосредственной исследовательской работой. Для других эти книги продемонстрируют широту и стройность той области исследования, которая является источником их научных интересов, а возможно, и вдохновения. Большинство из нас в значительной степени находится во власти своего первоначального научного образования, и, я надеюсь, что эта серия в большой мере сможет содействовать нашему раскрепощению, показывая, как много требуется знаний из физики и химии, теоретических и экспериментальных, чтобы проникнуть в суть поведения фазовой границы. [c.9] Главы 1 и 2 в основном теоретические. Первая глава, Хемосорбция водорода , написана учеными известной японской школы, возглавляемой Д. Хориути. Представляется весьма удачным, что настоящая серия начинается с этой темы, поскольку адсорбция водорода на металлах с самого начала находилась в центре исследований взаимодействий твердое тело—газ. Важность адсорбции водорода на металлах для изучения катализа газофазных и электрохимических реакций хорошо известна. Строгий подход, принятый авторами, может оказаться полезным для тех, кто возьмется за дальнейшую работу в этой области. [c.9] В главе 2, Перенос и рассеяние у поверхности кристалла , Р. Ф. Грина подробно описывается применение метода Больцмана—Фукса для изучения влияния границ твердого тела на кинетические свойства свободных носителей. Эта глава, представляя существенный интерес для теоретиков в области физики твердого тела, важна также и для экспериментаторов, которые хотят разумно интерпретировать свои данные, касающиеся тонких пленочных структур и пространственно заряженных областей полупроводников. [c.9] В главе 3, Простые комплексы на поверхностях полупроводников , изучается поведение поверхностей полупроводников, используемых в приборах и полупроводниковых катализаторах. Глава 4, Работа выхода. Измерения и результаты , дает критический обзор измерений работы выхода. Работа выхода является важным, хотя и не всегда верно измеряемым и используемым параметром при исследовании поверхности. Глава 5, Эпитак-сильные пленки халькогенидов свинца и родственных соединений , включена в эту серию, поскольку редактор считает, что изучение тонких пленок сыграет важную роль в будущих исследованиях физики поверхностей. [c.10] Помимо технических новшеств, науку о поверхностях стимулируют достижения в физике твердого тела и в химической теории валентности (упомянем только эти две области). Это естественно, но должна ли она так сильно отставать Если мне удалось хотя немного ускорить развитие этой области, то можно считать эту книгу удачной. [c.10] Данная глава рассказывает о современном состоянии исследований свойств хемосорбированного водорода. Эта область науки в значительной мере обязана своими успехами последним достижениям техники получения ультравысокого вакуума, способной обеспечить чистоту поверхностей адсорбентов, а также квантов.омеханическим и статистико-термодинамическим методам получения надежной информации о хемосорбированном состоянии. Обзор теоретических исследований хемосорбированного состояния начинается с традиционного рассмотрения электронной структуры неограниченного кристалла. Нарушение конфигурации электронов кристалла, связанное с созданием поверхности, принимается во внимание при описании поверхностных состояний и распределения электронов на поверхности металлов (см. 2, п. 1). Хемосорбция водорода на собственных полупроводниках, таких, как Ое и 51, или на примесных полупроводниках, таких, как ZnO, обсуждается в 3 с учетом поверхностных состояний. В случае металлов на основе квантовомеханического рассмотрения делается вывод о существовании двух видов хемосорбированного состояния — г-состояний и -состояний хемосорбированного водорода, условно называемых г- и 5-ато-мами ( 4). [c.11] Модель идеального кристалла адсорбента далее модифицируется путем введения дефектов решетки, таких, как дислокации, вакансии и границы зерен, что, согласно квантовомеханической теории хемосорбции, приводит к появлению новых центров адсорбции, способных адсорбировать в-атомы с существенно меньшей энергией, чем нормальные центры. В дальнейшем модифицированная модель называется моделью кристаллической плоскости. [c.12] Существование двух видов адсорбированных атомов в модели кристаллической плоскости экспериментально доказано данными по влиянию хемосорбции водорода на электропроводность напыленной пленки, инфракрасному поглощению адсорбированного водорода, ширине полос поглощения и т. д. (см. 4). Дальнейшее обоснование существования двух видов адсорбированных атомов получается из статистико-термодинамического анализа непосредственно наблюдаемых макроскопических эффектов, таких, как изотермы адсорбции, дифференциальные теплоты адсорбции, изменение энтропии с заполнением поверхности (см. 5). [c.12] Установлено [1], что ион Н+ не возникает на металлических адсорбентах, но, возможно, появляется на окисных или галоидных адсорбентах, в то время как на металлах может возникнуть адсорбированный ион Н+. Проводимый в настоящей работе анализ говорит в пользу возникновения Н+ на вольфраме. [c.12] Противоположная модель, именуемая здесь моделью распределения, кладет в основу метод функции распределения, в которой центры адсорбции распределены непрерывно по энергии адсорбции. [c.12] Последняя зависит исключительно от свойств центров адсорбции, занимаемых данными молекулами, и не зависит от распределения остальных молекул ( 5). В том же параграфе представлены дополнительные соображения в пользу модели кристаллической плоскости, не подтверждающие модель распределения. Перераспределение атомов поверхности металла под влиянием хемосорбции водорода обсуждается в 6 на основе модели кристаллической плоскости. [c.12] В дополнение к указанным вопросам весьма важно было бы проанализировать связь хемосорбции с кинетикой реакции. Однако этот вопрос в настоящей главе не обсуждается. [c.12] Вернуться к основной статье