Электронные свойства поверхностей металлов, полупроводников, диэлектриков со структурными дефектами, адсорбатами и тонкими пленками

• Автор: Еремеев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 379 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 РАСЧЁТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АТОМНОЙ И
ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ТВЁРДЫХ ТЕЛ
1: Молекулярно-динамическое моделирование
1.1 Метод молекулярной динамики
1.2 Многочастичные межатомные потенциалы в молекулярнодинамическом моделировании
2. Методы расчета электронной структуры
2.1 Методы теории функционала электронной плотности
2.2 Линейный метод присоединенных плоских волн
2.3 Алгоритмы, реализованные в псевдопотенциальном подходе для вычисления электронной структуры и полной энергии кристаллов:
2.4 Подход для вычисления сил на атомах
3. Основные результаты и выводы
Глава 2 ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЯХ
1. Экспериментальное и теоретическое изучение поверхностных дефектов в металлах
2. Образование поверхностных вакансий
2.1 Вакансии на низкоиндексных поверхностях
2.2 Вакансии на поверхностях с высокими индексами
2.3 Влияние атомной релаксации на энергию образования вакансии
3. Адатомы на поверхностях ГЦК металлов
4. Миграция собственных точечных дефектов на металлических поверхностях и поверхностная самодиффузия
5. Роль точечных дефектов в образовании двумерных упорядоченных поверхностных сплавов

6. Влияние точечных дефектов на температурную зависимость времени жизни поверхностных электронных (дырочных) состояний
7. Основные результаты и выводы
Глава 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТЕЙ ваАв С АДСОРБАТАМИ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И ГАЛОГЕНОВ
1. Теоретические подходы к исследованию электронной структуры поверхностей полупроводников Ш-У группы
1.1 Атомная и электронная структура поверхности СаАэ(001)
1.2 Исследования атомной и электронной структуры поверхности СаАэ(001) со слоями адсорбатов
2. Исследование электронной структуры и, свойств объемного ОаАэ и
упрощённых моделей поверхности (001)
2.1 Электронная структура объёмного ЭаАв
2.2 Поверхности ОаАз(001)-(1х1) и 6аАз(001)-(1 *2)
3. Атомная и электронная структура различных реконструкций
поверхности СаАэ(001)-(4х2)
3.1 Атомная структура а, (3, р2 и % реконструкций СаАэ(001)-(4х2)
3.2 Электронная структура поверхности ОаА5(001)-(4*2)
4. Исследование адсорбции щелочных металлов и галогенов на
СаАэ(001)
4.1 Адсорбция цезия на р2-СаАз(001)-(2х4) и -(4x2)
4.2 Адсорбция цезия на поверхности аАэ(001)-(4х2)
4.3 Коадсорбция кислорода на £-6аАБ(001)-(4х2)
4.4 Адсорбция галогенов на Са-стабилизированной поверхности 6аАэ(001)-(4х2)
5. Основные результаты и выводы

Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, ЭЛЕКТРОННЫХ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ, ФЕРРОМАГНИТНЫХ И ПОЛУМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА, ИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ТОНКИХ ПЛЁНОК НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПОДЛОЖКАХ
1. Особенности электронной структуры и свойств сплавов Гейслера
2. Электронная структура объёмных сплавов Гейслера
2.1 Структурные и магнитные свойства сплавов Гейслера
2.2 Сплавы Гейслера Х2У2
2.3 Сплавы Гейслера XYZ
2.4 Влияние давления и тетрагональных искажений на электронную структуру и магнитные свойства сплавов
2.5 Влияние примесей и дефектов на электронную структуру и магнитные свойства сплавов
3. Поверхности тонких,плёнок сплавов Гейслера
3.1 Идеальные поверхности
3.2 Поверхностные дефекты в ферромагнитных и полуметаллических сплавах Гейслера
4. Границы раздела тонких плёнок полуметаллических сплавов
Гейслера с полупроводниковыми подложками
4.1 Гоаница раздела Со2Мп81ЛЗаА5(001)
4.2 Гоаница раздела №МпЗЬ/1пР(001)
4.3 Гоаница раздела М1МпЗЬЛЗаАэ(001)
4.4 Гоаница раздела ММпЗЬЛЗаАэ10)
5. Основные результаты и выводы
Глава 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ ОКСИДОВ В ОБЪЁМЕ, НА ПОВЕРХНОСТИ И ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПЛЁНКАМИ
1. Структурные и физико-химические свойства металлических оксидов
2. Метод расчета'
Таким образом, полная энергия системы, представленная выражениями (1.27)-(1.30) зависит только от двух свободных параметров ОС и Д присутствующих в выражении (1.30). Для построения первого слагаемого в (1.27), функции погружения
/'’(/?), в работах [13,14] используется универсальное уравнение состояния, выраженное
эмпирической формулой [26], связывающей энергию сублимации £. с характерным линейным размером кристаллической решетки (постоянной решетки а):
бв = £г0(1 + а,)ехр(-а), (1.31)
здесь £0 - энергия сублимации при равновесном значении постоянной решетки <2 = <20 и
а = (а/ а0 -1) /_е01 {9В£Т)]'/2, (1.32)
где В - модуль всестороннего сжатия, £1 - объем кристалла, приходящийся на один атом.
Представленное формулой (1.31) уравнение состояния хорошо описывает экспериментальную зависимость давления от объема при низких температурах для ряда металлов с плотноупакованными кубическими структурами, включая ГЦК - переходные металлы [26], что оправдывает использование данной формулы совместно с (1.27) при
построении функции погружения Данный вид уравнения состояния используется и
при построении функции погружения для А1.
Выбор экспериментальной информации для определения подгоночных параметров модели МПА, описанной выше и представленной выражениями (1.27)-(1.31), следует из конкретных поставленных задач теоретического описания энергетических характеристик точечных дефектов. Влияние различных вариантов использования экспериментальных величин при построении потенциалов МПА на результаты расчетов исследовалось Джонс в работе [25] На примере расчетов конкретных энергетических характеристик (поверхностной сегрегации металлических примесей замещения в переходных ГЦК -металлах и поверхностной энергии чистых металлов) автором работы [25] было установлено, что потенциалы МПА, подогнанные под экспериментальные величины только конкретной изучаемой системы, могут приводить к значительным отличиям от результатов расчета с применением более универсальных потенциалов МПА [14], подогнанных под экспериментальную информацию как о чистых металлах, так и о бинарных системах одновременно. На основе проведенных исследований в работе [27] сделан вывод о преимуществе в точности получаемых результатов потенциалов МПА, построенных для конкретной задачи, перед более универсальными потенциалами МПА,