Экспериментальные данные

Межплоскостная релаксация

Экспериментальные данные

Большинство металлических поверхностей имеют атомную структуру, которую можно ожидать от идеального сечения объемной решетки. Однако межплоскостное расстояние по нормали к поверхности, как правило, отличается от соответствующего расстояния в объеме. Может иметь место, как сжатие, так и расширение. Если в релаксации участвует только один поверхностный атомный слой, то говорят об однослойной релаксации, которая в подавляющем большинстве случаев (по экспериментальным данным) приводит к сжатию первого межплоскостного расстояния примерно на 0,1 Ǻ у тех свободных поверхностей, у которых большинство связей нарушено при их образовании. Такие изменения расстояния соответствуют сокращению длин связей между ближайшими атомами на (2-3)%, то есть почти на 0,05 Ǻ. Если два или более атомных слоев смещаются у поверхности, то говорят о многослойной релаксации. Знак и величина смещения поверхностного слоя зависят как от химической природы кристалла, так и от кристаллографической ориентации поверхности (от индексов Миллера). Эксперименты – дифракция медленных электронов – методически очень сложны, так как размер области, в которой должна наблюдаться релаксация у поверхности, очень мал.

Обычно для граней с максимальной плотностью упаковки ((111) ГЦК и (110) ОЦК) смещение первой поверхностной плоскости к объему составляет от нуля до нескольких процентов, то же имеет место для грани (100) ГЦК, которая также характеризуется достаточно плотной упаковкой. Для граней с менее плотной упаковкой ((110) ГЦК и (100) ОЦК) межплоскостное расстояние уменьшается на (5-10)%.

Поверхностные атомы находятся в анизотропном окружении с меньшей симметрией, нежели в объеме. Имеется аналогия с релаксацией у вакансии в объеме, где атомы также сдвигаются, то есть перестраиваются в конфигурацию с минимальной энергией. Многочисленные расчеты по релаксации у вакансии зачастую противоречивы, но часто сходятся в одном важном пункте: искажения при удалении от дефекта убывают немонотонно. Если поверхность рассматривать как дефект, то можно считать, что атомы поверхности имеют в качестве соседей сверху вакансии. Оказывается, на многих металлических поверхностях имеет место так называемая осциллирующая релаксация, когда знак релаксации межплоскостного пространства изменяется при переходе от одного атомного слоя к соседнему, а ее величина уменьшается при удалении от поверхности. Встречается также и монотонная релаксация, в которой все отклонения от объемного значения межплоскостного расстояния одного знака. Они стремятся к нулю при уходе от поверхности вглубь кристалла.

Дата добавления: 2015-10-24