Динамика электронных и дырочных возбуждений на поверхностях ГЦК металлов

• Автор: Циркин, Степан Степанович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Модель описания зонной структуры поверхностей (001), (111) и (110) ГЦК металлов

1.1. Введение

1.2. Объёмный псевдопотенциал

1.3. Одномерный псевдопотенциал поверхностей (001) и (111)

1.4. Двумерный псевдопотенциал поверхности (110)

1.5. Расчёт зонной структуры

1.6. Анализ рассчитанной зонной структуры

1.7. Модификация псевдопотенциальных моделей для долее точного воспроизведения зонной структуры

1.8. Заключение

Глава 2. Электрон-электронное рассеяние
2.1. Введение
2.2. Метод расчёта вклада электрон-электронного рассеяния в ши-
рину линии электронных и дырочных возбуждений в приближении GW
2.3. Результаты расчёта ширины линии поверхностных состояний
на Си(110) и Ag(llO)
2.4. Результаты расчёта зависимости ширины линии от квазиим-
пульса начального состояния на поверхности серебра и меди (111)
2.5. Заключение
Глава 3. Электрон-фононное рассеяние

3.1. Введение
3.2. Метод расчёта электрон-фононного рассеяния в поверхностных электронных состояниях на поверхности (110) благородных металлов
3.3. Результаты расчёта ЭФВ в поверхностных состояниях на Си(110), Ао-(ИО) и Аи(ИО)
3.4. Результаты расчёта ЭФВ в поверхностных состояниях и состояниях потенциала изображения на Рб(110) и Рс1(111)
3.5. Исследование зависимости интенсивности электрон-фононного взаимодействия от толщины плёнки
3.6. Заключение
Заключение
Литература

Введение
На поверхностях металлов, кроме объёмных состояний, возникают специфические электронные состояния. Их можно классифицировать как собственные поверхностные состояния и состояния потенциала изображения.
Собственные поверхностные состояния (ПС) были предсказаны И.Е. Там-мом [1] и позже В. Шокли [2]. Они являются следствием нарушения трансляционной симметрии при обрезании кристалла поверхностью. Впервые поверхностное состояние было измерено на меди (111) [3], и с тех пор поверхностные состояния были изучены на многих поверхностях [4-6]. Например, на поверхностях (111) благородных металлов в Г-щели проекции объёмных состояний на двумерную зону Бриллюэна имеется только одно поверхностное состояние, а в Y-щели поверхности (110) - сразу два поверхностных состояния с различным пространственным распределением. Зарядовая плотность ПС имеет максимум вблизи поверхностного атомного слоя и экспоненциально спадает по мере удаления как в вакуум, так и вглубь кристалла.
Совсем другую природу имеют состояния потенциала изображения (СПИ), которые генерируются потенциальной ямой, образованной притягивающим потенциалом изображения и отталкивающим потенциальным барьером кристалла [7, 8]. Эта потенциальная яма создаёт водородоподобную серию электронных состояний, локализованных в основном в вакууме над поверхностью. Таким образом СПИ связаны с поверхностью гораздо слабее, чем собственные поверхностные состояния.
Одной из ключевых характеристик возбуждённого электрона является его время жизни т. Эта характеристика задаёт продолжительность возбуждения и, в комбинации со скоростью электрона, определяет длину свободного пробега - меру пространственного распространения возбуждения. Эти характеристики очень важны для описания динамических процессов на поверхно-

Таблица 1.1. Данные о зоной структуре рассматриваемых поверхностей, полученные из экспериментов либо первопринцшшых расчётов, использованные для построения двумерных псевдопотенциалов (* первопринципные расчёты [48] ; ** Т. Фаустер, частное сообщение) и полученные параметры потенциалов (в атомных единицах Ь = е = т = 1).
Поверхность Cu(llO) Ag(UO) Au(110) Pd(110)
Температура -> 0 300 К -> 0 300К 0 300K
а (ат.ед.) 6.83 7.72 . 7.706 7.
(эВ) -0.94 [96] -0.89 [43] -0.38 [96] -0.3 [43] -1.08* 1.05*
KZr (эВ) 4.25 [43] 4.25 [43] 4.0 [43] 4.0 [43] 3.6 [97] 7.7 [98]
Eq — Ер (эВ) -0.510 [39] -0.432 [39] -0.106 [99] - 0.055 [99] -0.608* 1.38*
Е — Ер (эВ) 1.7 [92] 1.6 ±0.2 [62] 1.29* 3.4 [100]
Eis — Ер (эВ) 5.6 ±0.5 [70] 6.6 [100]
Работа выхода (эВ) 4.52 [101] , 4.30* 5.40 [102] 5.2 [100]
EedT ~ Ev (эВ) -5.46 -5.41 -4.68 -4.60 -6.48 -4.
KZr~Ev( эВ) -0.27 -0.27 -0.30 -0.30 -1.8 2.
Е0 - Еу (эВ) -5.03 -4.952 -4.406 -4.355 -6.008 -3.
Е — Еу (эВ) -2.82 -2.82 -2.70 -2.70 -4.11 -1.
Eis — Ev (эВ) 1.1 1.1 1.1 1.
Ао -0.4029 -0.4024 -0.3219 -0.3211 ■ -0.3810 -0.2
Al 0.3832 0.3795 0.3237 0.3177 0.3461 0.4
С 3.9160 4.0461 2.4102 2.3653 2.3984 2.2
£ 0.3303 0.2898 0.1013 0.0866 0.0061 0.3
а 0.3400 0.3400 0.3500 0.3500 0.3800 0.2
А-20 -0.2188 -0.2240 -0.0911 -0.0872 -0.0886 -0.0
А2 -0.1841 -0.1784 -0.2308 -0.2340 -0.2924 -0.1
Аз -0.3490 -0.3501 -0.2543 -0.2526 -0.2954 -0.2
А 0.3846 0.3805 0.3240 0.3179 0.3461 0.4
Аъ -0.2861 -0.2954 -0.2685 -0.2675 -0.3250 -0.2
А 0.6800 0.6800 0.7000 0.7000 0.7600 0.5
Ф 0.0842 0.0715 0.0420 0.0366 0.0025 0.1
Zl 0.8619 0.8323 1.4402 1.4698 ■ 1.4466 1.5
Zim 2.9772 2.9574 2.5083 2.5184 2.6079 3.1