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绪论1

第一章 表面分析概述4

1.1 表面分析的目的、步骤和原理4

1.1.1 表面分析的目的4

1.1.2 材料的表面分析4

1.1.3 表面信息的获得和重要的表面分析技术6

1.2 电子束技术和电子能谱8

1.2.1 电子束获取表面信息的特点8

1.2.2 电子衍射8

1.2.3 光电子能谱10

1.2.4 俄歇电子能谱14

1.2.5 其它电子能谱技术18

1.3.1 离子束获取表面信息的特点19

1.3 离子束技术19

1.3.2 离子散射谱20

1.3.3 二次离子质谱23

1.3.4 其它离子束技术25

1.4 其它表面分析技术28

1.4.1 红外吸收谱28

1.4.2 椭偏光测量28

1.4.3 核磁共振谱29

1.4.4 电子顺磁共振谱30

1.4.5 几种表面分析新技术30

第二章 表面与界面的原子结构32

2.1 清洁表面32

2.1.1 描述清洁表面的符号32

2.1.2 清洁表面的原子排列34

2.1.3 清洁表面的缺陷39

2.2 实际表面41

2.2.1 表面的外形和表面粗糙度41

2.2.2 表面的组织43

2.2.3 表面的成分45

2.2.4 高温下实际固体表面和薄膜48

2.2.5 粉体51

2.2.6 超微粒子与纳米材料54

2.2.7 实际表面对电子元器件性能的影响55

2.3 晶粒间界57

2.3.1 晶界的主要模型57

2.3.2 相界63

2.3.3 单晶中的层错65

2.3.4 多晶体中的晶粒分布和晶界66

2.4 分界面71

2.4.1 Si-SiO2分界面71

2.4.2 硅-金属的分界面72

2.4.3 金属薄膜间的分界面73

2.4.4 金属-非金属分界面75

2.4.5 金属-聚合物分界面79

第三章 表面与界面的电子过程81

3.1 晶体电子的表面势81

3.1.1 表面势的主要成分81

3.1.2 V?、V?和V?对总表面势的贡献84

3.2 表面态85

3.2.1 表面态的产生原因和特征85

3.2.2 Tamm态和Shockley态87

3.2.3 悬挂键表面态和Madeluny势法90

3.2.4 表面态的种类92

3.3 清洁表面的电子结构94

3.3.1 金属清洁表面的电子结构94

3.3.2 半导体清洁表面的电子结构96

3.3.3 氧化物表面的电子结构97

3.4 表面空间电荷层103

3.4.1 表面空间电荷的形成及表面能带的弯曲104

3.4.2 能带图和载流子密度106

3.4.3 电场、电荷和电势的分布110

3.5 表面电导112

3.5.1 关于电导的讨论112

3.5.2 表面态电导115

3.5.3 表面空间电荷层电导118

3.6 表面复合120

3.6.1 过剩载流子和准Fermi能级120

3.6.2 表面态的复合作用123

3.6.3 电子和空穴在表面的复合125

3.7 界面和晶界的电子过程125

3.7.1 金属-半导体界面126

3.7.2 氧化物-半导体界面128

3.7.3 晶界的电学性质132

第四章 表面与界面现象142

4.1 吸附与偏析142

4.1.1 吸附现象和偏析现象142

4.1.2 吸附类型和吸附能曲线143

4.1.3 吸附曲线和吸附公式149

4.1.4 吸附的微观描述153

4.1.5 偏析162

4.2 表面扩散和界面扩散168

4.2.1 扩散规律和机理168

4.2.2 表面扩散170

4.2.3 晶界扩散173

4.2.4 界面扩散174

4.3 金属和合金的氧化176

4.3.1 氧化作用176

4.3.2 金属的氧化177

4.3.3 合金的氧化184

4.3.4 Ⅱ-V族化合物半导体的热氧化185

4.4 表面力186

4.4.1 表面力及其主要类型186

4.4.2 影响表面力的主要因素190

4.4.3 表面力对材料工程的影响191

4.5 分形、逾渗和有效媒质理论193

4.5.1 分形的概念193

4.5.2 分维193

4.5.3 表面分形195

4.5.4 逾渗199

4.5.5 有效媒质理论205

4.6 电迁移209

4.6.1 电迁移现象和规律209

4.6.2 电迁移的机理210

4.6.3 平均失效时间MTF212

4.6.4 增强抗电迁移能力的主要措施213

参考文献215