4.3.1. Гость на чужой поверхности - Ашкинази Л.А.

Пусть на поверхности одного вещества (под­ложки) находится небольшое (менее монослоя) количество атомов другого вещества. Как им на ней расположиться? Можно так, как, например, атомы в объеме аморфного ве­щества. Можно периодически, как говорят, в виде двумерной решетки, аналогично трехмерной решетке в объеме кристалли­ческого вещества. Эта двумерная решетка может быть никак не связана с решеткой подложки, т. е. сорбированные атомы находятся на одинаковых расстояниях один от другого, но где угодно — относительно подложки. Так, например, шахмат­ную доску (двумерная решетка) можно расположить на клет­чатой скатерти (изображающей верхний слой трехмерной решет­ки вещества подложки) как угодно. И наконец, двумерная решетка может быть связана с расположением атомов под­ложки, т. е. сорбированные атомы будут находиться на опре­деленных местах.

Казалось бы, все в порядке, но порядок этот может быть устроен настолько хитро, что не сразу удается понять, как именно.  Для примера на рис.  30 показано, как располагаются атомы  Bi, сорбированные на Pt *), и атомы О, сор­бированные на Ni **). Данные были получены при изучении дифракции электронов, отражающихся от таких поверхностей; об этом методе рассказано дальше.

Такие и более сложные вещи происходят на атомно-глад-кой поверхности, т. е. на поверхности, составленной одной атом­ной плоскостью и не содержащей ступеней (типа показанных на рис. 28).

А что происходит, когда атом прилетает из вакуума на поверхность, не являющуюся атомно-гладкой, а содержащую ступеньки, углы и т. д.? Он либо отскакивает, либо сорби­руется и начинает двигаться по ней, пока не уткнется в «угол» (см. рис. 28) или не свалится в «ямку» (ловушку), где будет связан сразу с несколькими атомами и «прилипнет» к поверхности надолго. Время пребывания атома в любом положении увеличивается с уменьшением температуры. При достаточно низкой температуре атом прилипнет в любом месте поверхности, а при достаточно высокой — нигде. Но при промежуточных температурах атомами, прилетающими из ва­куума, будет достраиваться неполная, т. е. содержащая ступень­ки, атомная плоскость, пока она не станет полной (гладкой).

Что дальше?

Углов и ступенек больше нет. Теперь, чтобы атомам кон­денсироваться на поверхности, надо столкнуться двум, а лучше сразу трем — они слипнутся, образовав зародыш кри­сталлизации, и с него начнется рост новой плоскости. Но иногда происходят и более интересные вещи.

В результате искажения кристаллической решетки где-то в глубине кристалла поверхность может быть устроена так, как это показано на рис. 31. Такая структура называется «винто­вой дислокацией». Когда к ступеньке в области винтовой дислокации начнут пристраиваться атомы, то, как видно из рисунка, плоскость замкнуться не сможет и будет расти ните

Как из плоскости растет вискер, так из вопроса о росте вискеров вырастает один из важнейших вопросов электрова­куумной техники — вопрос об электрическом пробое вакуум­ного промежутка.

*)Paffett М. Т. Campbell С. Т., Taylor Т. N. The influence of adsorbed Bi on the chemisorption properties of Pt (111): H₂, CO and C0₂.— J. Vac. Sci. Technol., 1985, v. A3, Nr 3, pt. 1, p. 812-816.

**) Brundle C. R. Why the close-packed Ni (111) surface dissocialively chemisorbs oxygen and nucleates oxide faster the more open Ni (100) surface.—J. Vac. Sci. Technol., 1985, v. A3, Nr 3, pt. 2, p. 1468-1471.