现代表面技术复习题...doc

现代表面技术复****题答案第一章1,课程的性质、特点:“古老→实用→广泛→发展”。2,课程的地位、重要性“重点发展的学科”。表面科学的基本概念和理论按照膜层形成方式及其作用原理,表面技术可以分为哪些类型?原子沉积(2)颗粒沉积(3)整体覆盖(4)表面改性固体材料界面有哪三种?(1)表面--固体材料与气体或液体的分界面;(2)晶界(或亚晶界)--多晶材料内部成分、结构相同而取向不同的晶粒(或亚晶)之间的界面。(3)相界--固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面。何谓清洁表面?何谓实际表面?清洁表面:经过诸如离子轰击、高温脱附、超高真空解理、蒸发薄膜、场效应蒸发、化学反应、分子束外延等特殊处理后,保持在10-6Pa-10-9Pa超高真空下外来沾污少到不能用一般表面分析方法探测的表面。实际表面:暴露在未加控制的大气环境中的固体表面,或者经过一定加工处理(如切割、研磨、抛光、清洁等),保持在常温和常压(也可能在低真空或者高温)下的表面。清洁表面为何存在各种类型的表面缺陷?从热力学来看,表面附近的原子排列总是趋于能量最低的稳定状态。达到该稳定状态的方式有两种:一是自行调整,表面原子排列情况与材料内部明显不同;二是依靠表面的成分偏析和表面对外来原子或分子的吸附以及这两者的相互作用而趋向稳定态,因而使表面组分与材料内部不同。所以清洁表面必然存在各种类型的表面缺陷。简述表面驰豫和表面重构并画出结构示意图。表面弛豫:表面原子的上、下位移(压缩或膨胀)称为表面驰豫。表面重构:在平行于基底的表面上,原子的平移对称性与体内显著不同,原子位置作了较大幅度的调整,这种表面结构称为重构(或再构)。缺列型重构:是表面周期性地缺失原子列造成的超结构。重组型重构:并不减少表面的原子数,但却显著地改变表面的原子排列方式。什么是贝尔比层?它有什么特点?贝尔比(Beilby)层:金属在切割、研磨和抛光时,表面原子来不及回到平衡位置,造成一定程度的晶格畸变,深度可达几十微米。这种晶格畸变是随深度变化的,而在最外层约5nm-10nm厚度可能会形成一种非晶态层,该膜层就称为贝尔比(Beilby)层。其成分为金属和它的氧化物,而性质与体内明显不同。贝尔比层具有较高的耐磨性和耐蚀性,这在机械制造时可以利用。但是,在其它许多场合,贝尔比层是有害的,例如,在硅片上进行外延、氧化和扩散之前要用腐蚀法除掉贝尔比层,因为它会感生出位错、层错等缺陷而严重影响器件的性能。电镀和化学镀何谓电化学位?写出其数学表达式并说明其用途。位于真空的孤立相的电位(一)、外电位ψ把单位正电荷从无穷远处的真空中移至带电物体表面10-4~10-5cm处所作的电功,称为该点的外电位。外电位是紧靠带电物体表面处的电位,又称伏打(Volta)电位,它是可以测量的。(二)、表面电位χ任一表面层中,由于界面上的短程力场(范德华力,共价键力等)引起原子或分子偶极化并定向排列,使表面层成为一层偶极子层。单位正电荷穿越该层所做的电功称为表面电位χ。(三)、内电位内电位-指物体内部某一点的电位。在数值上等于单位正电荷由无穷远处移到带电物体内时反抗电场力所作的功。1mol的Mn+共携Mn+带nF库仑的电量,相应的电功为+nFΦ(P)。因此,将1mol的正离子Mn+移入相P时,相P的吉布斯自由能的变化为:仿照化学位μ的定义,将称为电化学位。就是离子Mn+在相P中的电化学位。定义了电化学位后,就可以象化学反应式的平衡条件一样,用下式来表达一个电极反应达到平衡的条件:什么是绝对电位?写出数学表达式;简要说明为什么绝对电位无法测量?称为该电极系统的绝对电位。Φe表示电极反应处于平衡时该电极系统的绝对电位。为了测量Cu电极与水溶液之间的内电位之差,就要用一个高灵敏度的高阻测量仪器,例如电位差计或电阻输入很高的半导体电压表。任何这种测量电位差的仪器都有两个输入端。一个输入端用良电子导体材料做成的导线如Cu导线同Cu电极相连接。测量仪器的另一个输入端就应当同另一个相,即水溶液相连接。现在的问题是怎样才能做到使测量仪器的一个输入端同水溶液相连接?唯一的办法是用某一块金属M一端插入水溶液中,而在水溶液上面的另一端则与一根导线,例如也是用Cu导线连接,然后这根导线接测量仪器的另一个输入端。这个电位差E实际上是表示Cu/水溶液和M/水溶液两个电极系统所组成的原电池的电动势。何谓参比电极?何谓标准电极?选择一个电极系统来同被测电极系统组成原电池。所选择的电极系统中,电极反应必须保持平衡,而且与该电极反应有关的反应物质的化学位应保持恒定。这样的电极系统叫做参比电极。以氢电极为标准电极,并规定它在任何温度下电极电位为零。电极反应为:标准电极电位-在水溶液中,298K时,电极物质活度均为1时的电极电位,称为标准电极电位。它表示电极物质在进行电极反应时,相对于标准