Расчет электронного обмена между атомной частицей и системами пониженной размерности

• Автор: Гайнуллин, Иван Камилевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Глава первая Литературный обзор

1.1 Процессы зарядового обмена между атомной частицей и поверхностью

металла

1.1.1 Постановка задачи и ее теоретическое решение

1.1.2 Основные процессы перезарядки

Резонансные переходы

Нерезонансные переходы

Оже - нейтрализация и Оже - девозбуждение

1.1.3 Модель Андерсона-Ньюнса

1.1.4 Способ задания матричных элементов

1.1.5 Решение уравнения для заселенности атомного уровня

1.1.6 Приближение широкой зоны
1.1.7 Влияние параллельной поверхности составляющей скорости атомной
частицы на процесс перезарядки
1.2 Применение численных методов для решения задачи зарядового обмена
1.2.1 Coupled Angular Mode (САМ)
Модель
Метод решения
1.2.2 Complex Scaling
1.2.3 Метод распространения волновых пакетов (WPP)
1.3 Модельные потенциалы
1.3.1 Модель свободных электронов в металле
1.3.2 Потенциал пленки
1.3.3 Потенциал иона водорода Н'
ГЛАВА ВТОРАЯ Метод эффективного расчета электронного обмена атомной частицы с поверхностью металла и его применение для некоторых систем
2.1 Модель
2.1.1 Решение уравнения Шредингера с гамильтонианом Андерсона-Ньюнса
2.1.2 Изменение контура интегрирования
2.2 Результаты и обсуждение
2.2.1 Статическая задача
Широкая зона проводимости
Широкий атомный уровень
2.2.2 Динамическая задача
ГЛАВА ТРЕТЬЯ Особенности электронного обмена между ионом водорода Н' и тонкими металлическими пленками
3.1 Перезарядка иона Н' на тонкой алюминиевой пленке при фиксированном
расстоянии до поверхности
3.1.1 Применение метода WPP
3.1.2 Качественное рассмотрение электронного перехода на пленку
3.2 Электронный переход между атомной частицей и квантовой структурой,
состоящей из двух тонких пленок
3.2.1 Моделирование потенциала двух рядом расположенных пленок

3.2.2 Параметры системы, влияющие на процесс зарядового обмена
Пленки одинаковой толщины. Резонансное туннелирование
Пленки различной толщины. Нерезонансное туннелирование
3.2.3 Поведение энергии и ширины уровня иона
3.3 Влияние параллельной составляющей скорости на электронный обмен при скользящем рассеянии ионов водорода Н' на тонкой пленке А1
3.3.1 Заселенность состояний тонкой пленки
3.3.2 Учет влияния параллельной поверхности составляющей скорости
атома на формирование ионов Н‘
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ Электронный обмен между ионом и тонким металлическим диском. Проявление квантово-размерного эффекта
4.1 Электронный обмен в статическом случае
4.1.1 Структура дискретных уровней энергии внутри диска
4.1.2 Сравнение перезарядки на тонком диске и на тонкой пленке
4.1.3 Квантово-размерный эффект
4.2 Изучение электронного обмена иона Н' с диском в динамическом случае92
4.2.1 Вероятность выживания иона Н' при его столкновении с
поверхностью
4.2.2 Эффективная ширина уровня иона
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Актуальность проблемы
В последние годы наблюдается большой интерес к исследованию процессов, происходящих при взаимодействии атомных и молекулярных частиц с поверхностью твердого тела. Данный интерес объясняется широким применением упомянутых процессов в различных областях науки и техники. Зарядовое состояние рассеянных или распыленных с поверхности частиц содержит информацию как о составе и структуре, так и об электронных свойствах поверхности. Кроме того, процесс электронного обмена является определяющим для многих явлений, происходящих на поверхности при вторичной ионной эмиссии, рассеянии, десорбции, катализе, модификации поверхности. Благодаря этому исследование процесса формирования зарядового состояния частицы у поверхности твердого тела имеет помимо чисто научной ценности большое прикладное значение.
При взаимодействии атомной частицы с металлической поверхностью важную роль играет резонансное туннелирование. Если энергетические ограничения отсутствуют, то именно этот процесс доминирует в обмене зарядом, т. к. его вероятность велика по сравнению с нерезонансными переходами и Оже-процессами.
Для описания одноэлектронных процессов электронного обмена часто используется нестационарная модель Андерсона-Ньюнса. Задача определения зарядового состояния атомной частицы может быть решена аналитически в приближении широкой зоны, предполагающем, что плотность электронных состояний р(е) и матричные элементы Ук в гамильтониане Андерсона-Ньюнса не зависят от энергии в пределах валентной зоны. Непосредственное вычисление заселенности атомного уровня с использованием аналитической формулы затруднительно ввиду наличия уравнений, не интегрируемых в квадратурах. Данный факт обуславливает развитие численных методов решения задачи

І, ат. ед.
Рис. 2.8 Зависимость заселенности атомного уровня от времени. Ширина зоны проводимости 1 эВ, ширина атомного уровня 0.75 эВ.

10090807040302010Рис. 2.9 Плотность электронных состояний атомного уровня для разных значений ширины атомного уровня. Ширина зоны проводимости 1 эВ.
1 0.25 эВ