Fyzika povrchů 1

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra inženýrství pevných látek

Anotace:

1. Trocha historie. Geometrický a termodynamický přístup k povrchu (fraktální povrchy, Gibbsův model ideálního povrchu, povrchové napětí a specifická volná energie povrchu, relaxace a rekonstrukce povrchu).

2. Příprava čistého povrchu a vysokého vakua: povrchová kontaminace, UHV systémy, vakuové pumpy, měření úrovně vakua, speciální čistící techniky.

3. Chemické složení povrchu. Povrchová citlivost tradičních „objemových“ metod. Spektroskopie sekundárních elektronů (SE). Charakteristické rysy energetického spektra SE.

4. Analyzátory energie SE. Principy Augerovy elektronové spektroskopie (AES) a fotoelektronové spektroskopie (XPS).

5. Kvantitativní analýza chemického složení povrchu. Konstrukce spektrometrů SE.

6. Hmotnostní spektroskopie sekundárních částic. SIMS: teoretické aspekty, kvantitativní analýza, přednosti a nevýhody. Další metody analýzy sekundárních částic. Konstrukce spektrometrů a iontové zdroje.

7. Analýza hloubkového profilu chemického složení: nedestruktivní metody využívající změnu registrační hloubky, metoda šikmého řezu, odprašování povrchu.

8. Aplikace SAXS metod k analýze chemického složení. Mikroskopické techniky analýzy povrchové složení (SAEM, SMS, POSAP).

9. Struktura povrchů. Teoretický popis 2D-periodické krystalové struktury: přímá a reciproká mřížka. Difrakce na 2D strukturách: Laueho podmínky a Ewaldova konstrukce. Orientace povrchu.

10. Povrchová citlivost klasických metod strukturní analýzy. Difrakce nízkoenergetických elektronů (LEED), reflexní difrakce vysokoenergetických elektronů (RHEED).

11. Povrchově citlivé techniky RTG difrakce. Emisní elektronová a iontová mikroskopie. Techniky využívající evanescentní EM pole.

12. Metody mikroskopie se skenovací sondou.

13. Povrchově zesílená spektroskopie jemné struktury RTG absorpce (SEXAFS). Jednoduchá teoretická předpověď struktury povrchu: Chadiho model.

Požadavky:

znalosti struktury pevných látek a teorie pevných látek (SPL1, SPL2, TPL1, TPL2 na FJFI)

Osnova přednášek:

1. Trocha historie. Geometrický a termodynamický přístup k povrchu (fraktální povrchy, Gibbsův model ideálního povrchu, povrchové napětí a specifická volná energie povrchu, relaxace a rekonstrukce povrchu).

2. Příprava čistého povrchu a vysokého vakua: povrchová kontaminace, UHV systémy, vakuové pumpy, měření úrovně vakua, speciální čistící techniky.

3. Chemické složení povrchu. Povrchová citlivost tradičních „objemových“ metod. Spektroskopie sekundárních elektronů (SE). Charakteristické rysy energetického spektra SE.

4. Analyzátory energie SE. Principy Augerovy elektronové spektroskopie (AES) a fotoelektronové spektroskopie (XPS).

5. Kvantitativní analýza chemického složení povrchu. Konstrukce spektrometrů SE.

6. Hmotnostní spektroskopie sekundárních částic. SIMS: teoretické aspekty, kvantitativní analýza, přednosti a nevýhody. Další metody analýzy sekundárních částic. Konstrukce spektrometrů a iontové zdroje.

7. Analýza hloubkového profilu chemického složení: nedestruktivní metody využívající změnu registrační hloubky, metoda šikmého řezu, odprašování povrchu.

8. Aplikace SAXS metod k analýze chemického složení. Mikroskopické techniky analýzy povrchové složení (SAEM, SMS, POSAP).

9. Struktura povrchů. Teoretický popis 2D-periodické krystalové struktury: přímá a reciproká mřížka. Difrakce na 2D strukturách: Laueho podmínky a Ewaldova konstrukce. Orientace povrchu.

10. Povrchová citlivost klasických metod strukturní analýzy. Difrakce nízkoenergetických elektronů (LEED), reflexní difrakce vysokoenergetických elektronů (RHEED).

11. Povrchově citlivé techniky RTG difrakce. Emisní elektronová a iontová mikroskopie. Techniky využívající evanescentní EM pole.

12. Metody mikroskopie se skenovací sondou.

13. Povrchově zesílená spektroskopie jemné struktury RTG absorpce (SEXAFS). Jednoduchá teoretická předpověď struktury povrchu: Chadiho model.

Osnova cvičení:

Není uplatněno

Cíle studia:

Znalosti:

Porozumění odlišnostem povrchu a objemu, orientace v problematice stanovení chemického složení a struktury povrchu či tenké povrchové vrstvy.

Schopnosti:

Orientace v postupech řešení základních experimentálních úloh fyziky povrchů. Schopnost volby vhodného postupu.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1]. L. Kalvoda, A.S. Parshin: Vybraná témata z fyziky povrchů, Nakladatelství ČVUT Praha, 2000.

[2]. M. Prutton, Introduction to Surface Physics, Clarendon Press, Oxford 1998.

Doporučená literatura:

[3]. D.P. Woodruff, T.A. Delchar, Modern Techniques of Surface cience (2nded.) Cambridge University Press, Cambridge 1994.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: