Полевая десорбция с поверхности ионных кристаллов

• Автор: Посудиевский, Олег Юльевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 154 c. : ил

Во второй главе вводится и обосновывается модельный гамильтониан для описания процесса адсорбции на ионных кристаллах, последовательно учитывающий кулоновское и обменное взаимодействия в рассматриваемой системе, зонную структуру кристалла, все валентные орбитали адчастицы и их неортогональность с волновыми функциями подложки. Третья глава посвящена применению введенного модельного гамильтониана для расчета конкретных систем адсорбции молекул воды, оксида углерода и молекулярного иона воды на поверхности 1 кристаллов хлорида натрия и оксида магния. Исследуется роль отдельных составляющих энергии связи частиц, на основании чего делается вывод о физической природе адсорбции на поверхности ионных кристаллов. В четвертой главе исследуется влияние внешнего однородного электрического поля на систему адмолекулаадионионный кристалл. Пятая глава посвящена исследованию процесса ПД с поверхности ионного кристалла, роли электронноколебательного взаимодействия. В ней на основе результатов предыдущих глав анализируется полевая и температурная зависимости ионного тока при ПД. Основные результаты диссертации опубликованы в работах 6 0. ГЛАВА I АДСОРБЦИЯ МОЛЕКУЛ НА ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛОВ И ИХ ДЕСОРБЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ. Явление полевой десорбции представляет собой десорбцию электростатическим полем ионов, образовавшихся у поверхности твердого тела под действием этого же поля. Его полное теоретическое исследование должно включать изучение доставки частиц в зону ионизации, их ионизацию и последующую десорбцию. Поэтому ПД весьма сложна для количественного анализа, причем основную трудность вносит активное участие в ней поверхности твердого тела, которая, будучи границей между двумя фазами, является, по выражению Ф. Ф.Волькенштейна , и границей между двумя науками физикой и химией. Не удивительно поэтому, что всеобъемлющая теория ПД до сих пор не создана, а для решения возникающих задач применяются методы как квантовой механики, так и химической кинетики. На начальном этапе развития ПИМ и ПМС в качестве эмиттеров полевых ионов были использованы металлические острия и нити. Это привело к тому, что им были посвящены все теоретические работы. Полупроводниковые кристаллы стали объектом исследования лишь в последние годы. При этом полевые процессы у их поверхности сразу обнаружили ряд особенностей значительно меньшие в сравнении с металлами значения напряженности наилучшего изображающего поля , пониженная яркость изображения , необычное энергетическое состояние испаряемых с поверхности ионов , . Попытки теоретического объяснения этих особенностей всегда строились на основе уже созданной и апробированной теории полевой ионизации ПИ на поверхности металлов, с которой и начинается в этой главе обзор существующих подходов в теории ПД и ПИ. Для понимания основных черт явления ПИ нагляден прием, предложенный Гомером и основанный на изучении потенциальных кривых взаимодействия адсорбата с кристаллом. Хотя подход является качественным, ибо такие кривые имеют смысл только при достаточно больших расстояниях между частицей и поверхностью, он акцентирует внимание на основных представлениях наличии критического расстояния для ПИ и влиянии кристалла на величину потенциального барьера, возникающего при наложении внешнего электрического поля. Представив металл М и адсорбат А как потенциальные ямы рис. I.I, рассмотрим два состояния МА и ЬГА, в последнем случае электрон адсорбата перешел в подложку на уровень Ферми . Ясно, что на больших расстояниях от поверхности металла взаимодействие А с И пренебрежимо мало и уровень энергии состояния М А лежит выше уровня состояния МА на величину I у , где X потенциал ионизации А, работа выхода М рис. I.I. Будем теперь постепенно сближать адсорбат с подложкой появится имеющее обменный характер и поэтому весьма слабое взаимодействие У до в случае МА и более сильное кулоновское взаимодействие У в МА. Взаимодействие приведет к образованию минимумов на потенциальных кривых, а также к уширению этих кривых изза многоэлектронного характера задачи в зону энергий. Если ширина этих зон много меньше расстояния между ними, то можно продолжать оперировать понятиями термов МА и МА, причем работа по переводу системы из МА в МА будет равна IУ i V .