表面结构与表面分析-引言 北京大学

2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析课程介绍《表面结构与表面分析》主讲解人：吴凯时间：每周一1～2节课，周四5～6节课持续时间：2003.2–2003.7共18周地点：理科大楼114房间考查方式：闭卷考试材料索取:@162.105.153.126或化学院主页教师FTP文件夹名：E:2003表面结构密码：2003bmjg办公地点：化学南区S111A联系方式：62754005；[e-mail]2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析上课具体措施1.本课程没有教材，请参看参考书，讲解的实例主要是最近的学术研究结果。2.不点名，来去自由。3.关掉手机和BP机。4.没有测验，没有作业，只有期末考试。5.随时可以提问。6.材料全部放在网上，没有计算机的同学可以要求复印件，但希望有计算机的同学能够帮忙，尽量不复印。7.选一位联络人，以便平时或突发事情时联系8.其它的想到随时规定2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§1引言表面化学简史表界面的类型及作用表面的基本特征与基本参数表面原子弛豫和结构变化表面吸附与基本过程表面检测中的问题现代表面科学技术的发展与概况上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§2真空的获得与测量真空分类气体分子运动理论回顾真空的获得原理和媒介：膜片泵、机械泵、扩散泵、低温吸附泵、离子溅射泵、分子泵、钛升华泵真空的测量原理与手段：水银压力计、麦氏真空计、电阻真空计、电离真空计（B-A规）等分子束外延生长真空系统的设计与维护上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§3现代表面分析技术概况表面检测的技术要求电子与固体表面的相互作用与检测离子与固体表面的相互作用与检测光子与固体表面的相互作用与检测中性原子或分子与固体表面的相互作用与检测常用现代表面分析技术：AES、XPS、UPS、LEED、RHEED、STM、AFM、HREELS、IRAS、SERS、SIMS、ISS、TPD、KelvinProbe等等表面分析技术的分类真空系统与样品清洁、预处理和制备上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§4俄歇电子能谱（AES）Auger电子的产生及原理Auger电子的捕捉和测量能量分析器及谱仪简介元素的指纹识别数据分析及应用实例介绍上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§5低能电子衍射（LEED）之一：二维晶体学一般原理介绍样品预处理制备仪器的构成与数据采集二维晶体学基本介绍单晶表面命名法：Miller指数、台阶命名、Wood记号、向量表示、矩阵表示表面晶胞的面积及其它参数简单结构、复合结构的矩阵表示实例畴区与岛的概念上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§6低能电子衍射（LEED）之二：倒易点阵倒易点阵概念的引入倒易点阵元胞的形状和大小与实空间点阵元胞的关系倒易空间向量与实空间向量的关系倒易点阵与晶体衍射方向的关系Ewald球的引入及衍射花样和方向的确定上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§7低能电子衍射（LEED）之三：衍射花样LEED的平面波理论倒易点阵与平面波理论阐释的对比LEED花样的标记清洁表面和吸附质覆盖的表面的结构与LEED花样关系举例表面结构与LEED花样关系的矩阵表示实例上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§8低能电子衍射（LEED）之四：I-V曲线LEED花样的衍射点强度分析：I-V曲线运动学理论简介几个基本概念：干涉函数、结构因子、Pendry判断因子多重散射或动态理论LEED实例分析：表面重构与弛豫、典型表面结构的LEED花样不完善结构的LEED分析：背景增强、斑点弥散、多畴结构、台阶花样等上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§9高能电子衍射（RHEED）基本理论与实验技术RHEED与LEED的异同点和协同分析RHEED的研究实例及其应用介绍上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§11光电子能谱：XPS／UPS基本理论：Einstein光电效应方程几个概念：费米能级、原子能级、电子结合能、化学位移、伴线仪器构造和原理XPS定性与定量分析XPS与微区分析和深度剖析XPS的广泛应用UPS与表面和吸附物种的价带及电子态密度UPS在气相离子研究中的应用纳米材料的电性能研究当前热点研究的实例分析上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§10扫描探针显微镜（SPM）扫描隧道显微镜（STM）的工作原理仪器构造和数据采集图像和数据分析简单实例介绍原子力显微镜（AFM）的工作原理仪器构造和数据分析简单实例介绍SPM在固体表面结构和纳米材料研究中的应用SPM与纳米器件的微加工SPM与单分子吸附和反应的研究SPM在生物研究中的应用上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§12高分辨电子能量损失谱（HREELS）原理仪器设计与构造分辨率与灵敏度的平衡表面与对称性破坏介质理论HREELS的应用范围实例分析上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§13表面反射红外（IRAS）与表面增强激光拉曼（SERS）光谱红外和拉曼光谱的理论分子对称性、振动选律与红外、拉曼活性的关系红外与拉曼的应用范围仪器介绍表面反射红外光谱（IRAS）表面增强激光拉曼光谱（SERS）表面吸附物种与反应过渡态的光谱研究拉曼分析与纳米材料研究介绍上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§14离子散射谱（ISS）和二次离子质谱（SIMS）ISS原理与实验技术离子溅射与样品制备、深度成分分析离子散射谱的高表面灵敏性阴影效应（shadoweffect）SIMS的原理与实验设备SIMS的数据分析ISS和SIMS研究实例介绍上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§15程序升温脱附（TPD）表面键的断裂与碎片飞离取向实验设备数据分析：定性与定量动力学数据的取得：脱附活化能、反应级数、指前因子的测量TPD形貌的分析理论研究实例介绍上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§16功函数的测量功函数的概念各种测量方法的简介Kelvin探针的特别介绍及其特点功函数的信息：Helmholz方程功函数与表面吸附、反应及电性能的关系实例分析上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§17非单晶固体表面的研究技术简介外延X射线精细结构（EXAFS）理论技术数据分析应用上课提纲2020/2/23北京大学化学与分子工程学院－表面与材料小组2020/2/23表面结构与表面分析§18现代表面分析技术的综合应用和实例分析结构分析表面化学成分与反应分析价态与价带分析现代表面科学的主要研究方向与领域自发单层分散及其应用分子层次的离子迁移研究分子束与表面吸附与反应过程的研究表面技术在生物物理研究中的应用现代表面科学与纳米材料研究上课提纲