表面物理学的理论研究

Question

如题所述

Answer 1

除去用各种实验手段来研究表面外，理论研究也是表面物理的一个重要方面。

主要的目的：能尽量弄清表面附近电子的行为，并与实验得到的结果比较，最理想的情况是通过总能量的计算和求能量最小值来确定表面原子的位置，但在计算过程中主要遇到的困难是表面附近电荷分布与原子的位置与体内不同，因此势场也和体内情况不同。由于势场和电荷的相互关系，必须用复杂的自洽的计算。目前多采用类似传统能带计算法而建立的薄片模型或用量子化学中惯用的分子集团模型。后者用有限的原子数来模拟半无限大的晶体，利用这种方法可以比较容易地计算集团的总能量，对具有不同几何构形的原子所组成的集团计算总能量后，从与总能量最小值相对应的构形可给出有关的物理性质，例如原子在表面的吸附位置、键长等。在薄片模型中可用紧束缚法、赝势法、缀加平面波的线性组合(LAPW)等。近年来趋向于发展通过自洽计算求总能量的途径。通过比较光电子发射谱和根据一定模型计算的电子结构，是确认表面结构的一种可能的途径。对于金属，功函数的计算可用来检验自洽表面势的准确程度。表面能计算结果的好坏取决于如何计入电子与电子之间的相互作用，这些都仍在深入研究中。
由于催化作用，金属的腐蚀都是发生于表面的过程，随着大规模集成电路的发展，特别是集成度的增加，表面起的作用也愈大，因此表面物理是一门具有很强应用背景的学科，受到普遍的重视。