Влияние диэлектрических покрытий на межфазную энергию и работу выхода электрона тонких пленок металлических сплавов

• Автор: Чернышова, Рената Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 135 с. : ил

Содержание
Введение
1. Современное состояние исследований поверхностных свойств металлических систем граничащих с диэлектрической средой
1.1 Некоторые экспериментальные данные по поверхностным свойствам щелочных металлов и сплавов на их основе
1.2 Термодинамика поверхностных свойств металлических систем
1.2.1 Размерные эффекты поверхностных свойств
1.2.2 Влияние диэлектрических покрытий на поверхностные свойства полубесконечных металлических систем
1.2.3 Кинетика адсорбции и поверхностные свойства металлических систем
1.3 Электронные теории влияния диэлектрической среды на поверхностные свойства металлов и сплавов
1.4 Эффект поверхностной сегрегации в наноструктурах металлических сплавов и его влияние на поверхностные свойства
2. Влияние диэлектрической среды на поверхностные свойства тонких пленок сплавов щелочных металлов
2.1 Зависимость межфазной энергии тонких пленок сплавов щелочных металлов от ширины зазора между пленкой и диэлектрической средой.
2.2 Зависимость межфазной энергии и работы выхода электрона тонких пленок сплавов щелочных металлов от диэлектрической проницаемости среды
2.3 Взаимосвязь между межфазной энергией и РВЭ тонких пленок сплавов щелочных металлов граничащих с диэлектрической средой.
2.4 Межфазная энергия тонких пленок щелочных металлов на границе с разными диэлектрическими средами
2.5 Поверхностная и межфазная энергия тонких пленок сплавов
алюминий-литий
3. Влияние субмонослойных диэлектрических покрытий на
поверхностные свойства тонких пленок металлических сплавов
3.1 Зависимость поверхностной энергии и работы выхода электрона тонких пленок бинарных сплавов щелочных металлов от толщины субмонослойных диэлектрических покрытий
3.2Концентрационные зависимости поверхностной сегрегации, поверхностной энергии и работы выхода электрона тонких пленок щелочных металлов
3.3 Зависимость межфазной энергии от плотности заряда на границе пленка сплава -диэлектрическое покрытие
3.4 Зависимость работы выхода электрона от плотности заряда на границе пленка сплава -диэлектрическое покрытие
3.5 Влияние поляризации диэлектрических покрытий на межфазную энергию и РВЭ сплавов щелочных металлов.
Выводы и заключение
Список литературы
Приложение

Актуальность темы. В связи с развитием микро- и наноэлектроники, разработкой новых катализаторов, стабилизирующих сред для высокоактивных металлических наноструктур, систем металлизации полупроводников и керамик требуются более полные и точные знания о поверхностных свойствах тонких металлических пленок и в первую очередь знания фундаментальных свойств поверхности: поверхностной (межфазной) энергии (ПЭ) и работы выхода электрона (РВЭ). Экспериментальное изучение подобных свойств весьма сложная задача, так как пленки должны находиться на подложках, взаимодействие с которыми может существенно изменить поверхностные свойства пленок. Кроме того при переходе к нанометровым толщинам пленок начинают проявляться размерные эффекты ПЭ и РВЭ. В этой связи большую роль приобретают теоретические оценки поверхностных свойств. Разработанные в литературе методы оценки поверхностных свойств касаются, как правило, пленок чистых металлов, а пленки металлических сплавов изучаются гораздо реже. Еще меньше работ, где изучается влияние диэлектрической среды на ПЭ и РВЭ пленок металлических сплавов.
При переходе к нанообъектам применение ряда соотношений, полученных в теории поверхностных явлений для макросистем затруднительно. Поэтому в последнее время предпринимаются попытки развития теории нанообъектов различными методами: путем модернизации термодинамики поверхностных явлений, модифицирования электронных теорий , развития метода молекулярной динамики. Эти исследования указывают на определяющую роль поверхностных явлений в формировании физико -химических свойств и эффективности электронных теорий в предсказании поверхностных свойств нанообъектов и наносистем. Одним из эффективных методов изучения межфазных границ металлическая пленка - диэлектрик является метод функционала электронной плотности (МФЭП).
Цель работы. - Изучить в рамках метода функционала электронной плотности закономерности влияния диэлектрической среды (субмонослойных
полупространство (ось х направлена перпендикулярно к границе раздела в область, занятую жидкостью). В соответствии с работой [79], граница раздела между металлом и жидкостью будет х=Н—г, где К — атомный радиус, г -радиус иона металла. Под действием поля полубесконечного металла происходит поляризация жидкости. Обозначим через стр избыточную свободную энергию, которой обладает полубесконечный столбик непроводящей жидкости сечением 1 см2, находясь в поле полубесконечного металла. Примем изотермическую работу отрыва диэлектрической жидкости от поверхности металла (при отсутствии химического взаимодействия молекул жидкости с металлом) за величину ор , которую рассчитали в работе [78] в рамках электронно-статистической теории Томаса-Ферми.
Пусть Р = апгЁ — поляризация жидкости, тогда каждый элемент объема 5т=5бх жидкости обладает избыточной свободной энергией поляризации
Учитывая формулу Дюпре : 012=01+02-А, где О] и 02 -поверхностные энергии контактирующих веществ, А - работа адгезии. Для межфазной энергии получено:
(1.48)
с1со = ~{РЁ)с1т
(1.49)

(1.50)
где Е = , У{х) — известная функция, определяющая ход потенциала

на границе металл—вакуум [79]; пу(х} —- число молекул в 1 см3 жидкости.