表面界面物理复习思考题

原子间的键合方式及性能特点。

原子的外层电子结构，晶体的能带结构。

描述原子中一个电子的空间位置和能量：

1）主量子数n；轨道角量子数l；磁量子数m；自旋量子数s；

2）核外电子的排布规律三原则：能量最低原理；Pauli不相容原理；Hund规则。 说明：

1）晶体中，当N个原子聚在一起成晶体时，每个原子能级上将有2N个相同能量状态的电子（共有化电子），这是泡利不相容原理所不允许的，实际上，由于原子的相互作用，每个原子能级将分裂为一个有N个支能级的能带。 2）能带表示电子允许占有的状态，能带间隙有禁带，其宽度通常用Eg表示。每一根能带中可以容纳的电子是有限制的（最多为组成晶体原子数的2倍）。 3）能带全部装满电子为满带，没有电子为空带，两者都不对导电作贡献；能带没有填满为未满带，其中电子在外电场作用下能改变状态，对导电作贡献。

晶体（单晶体、多晶体）的基本概念，晶体与非晶体的区别。

晶体：内部质点（原子、离子或分子）在三维空间呈周期 重复排列的固体。 单晶体：质点按同一取向排列。由一个核心（称为晶核）生长而成的晶体。 多晶体：由许多不同位向的小晶体（晶粒）所组成的晶体。多晶体一般显示出各向同性——假等向性。

固态物质按其原子（或分子）的聚集状态而分为两大类：晶体与非晶体

空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。

空间点阵：呈周期性的规则排列的阵点所形成的具有等同的周围环境的三维 阵列。

晶胞：在空间点阵中，能代表空间点阵结构特点的结构单元，反映晶格特征的最小几何单元。

晶面指数：代表一组平行的晶面。为了便于研究和表述不同晶面原子排列的情况及其在空间的位向，需要确定一种统一的表示方法来表示晶面，称为晶面指数 。

晶面间距：两近邻平行晶面间的垂直距离。 晶体中原子堆积方式：

1）面心立方结构是以其最密排面｛111｝每三层就重复堆积，按ABCABC的次序堆积起来的。

2）密排六方结构也是一种密堆积，它的（001）面和面心立方｛111｝面具有相同的最紧密排列方式，（001）面每两层就重复堆垛，即（001）面按（ABABAB……）的顺序堆垛，

3）体心立方结构是以其最密排面｛111｝每三层就重复堆积，按ABCABC的次序堆积起来的。

4）简单立方结构是以其最密排面｛111｝每三层就重复堆积，按ABCABC的次序堆积起来的。 典型的晶体结构： 面心立方结构；体心立方结构；密排六方结构；简单立方。

表面信息获取的主要方式及基本原理。

表面信息的获取：用荷能的电子、离子、光子作“探针”，根椐入射粒子和出射粒子之间的类型转换、能量变化、粒子的分布等关系，可以获取表面的信息。

基本原理： 以荷能电子作探针，当电子与表面作用后，能从表面激发出电子、离子和光子。采用相应的仪器可测量这些激发粒子的能量分布和角度分布，然后推算出表面原子排列、成分、缺陷、原子价态等信息，这就是目前各类表面分析的基本原理。

为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？

X射线与物质相互作用时，会发生一系列效应。其中，X射线从物质中激发出光电子被应用于XPS中，而X射线的相干散射被应用于X射线衍射中。 XPS方法以X射线光电子的能量来鉴别化学元素，而X射线光电子在逸出的路上自由程很短，实际能探测的信息浓度只有表面几个至十几个原子层，因而XPS可获取表面信息。 而X射线信号产生的深度和广度较大，同时有表面信号与体信号，体信号的强度远大于表面信号，所以只能获得体信息。

利用光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（Auger）进行表面分析的基本原理和应用范围。

透射电子显微镜有哪几种工作模式，它们可获得材料的什么信息。