补充资料：固体表面的电子结构

固体表面的电子结构
electronic structure of solid surface

　　固体表面的电子结构eleetronie struCture ofsolid surface因固体表面的存在而引起的电子态的波函数、能态密度和能谱。表面电子结构的研究，是表面物理的基础内容。固体的许多物理性质，例如电子发射、吸收和催化等都与表面电子结构有密切联系。 表面的存在破坏了晶体原有时三维平移周期性，因而三维波矢不再是表征电子态的好量子数，N.E.塔姆(Tamm)于1932年首先提出，在周期性势场中断的表面，存在局域的表面电子态。在平行于表面的平面里，仍然存在二维平移周期性(可能与晶体原来的周期性相同，也可能因表面原子排列的崎变，使它们的排列具有更大的周期—再构现象)。因此，表面电子能谱E(b)中的波矢k限制在二维布里渊区内，是平行于表面的二维波矢。 从另一角度看，单电子薛定愕方程在晶体得到周期性地延伸的条件下，求得的布洛赫解，波矢为实。但是，从同一方程中，还可以解出波矢为复数的其他解，它们可以描述局域在真实晶体表面邻近的电子态。实际上，考虑固体表面时，不能利用玻恩一卡门周期性边界条件，因此并不要求波矢庵为实。于是除无限晶体解以外，还有其他解 功(r)=(e‘为’ru(r)]e一k”rk是布洛赫波矢的实部，整个波矢可以有盛部k’。这个波函数在h’的相反方向上无限增大，在k’方向上呈指数式衰减，显然它不能描写无限晶体的电子态。但是，如果有一表面垂直于b’，则上式可以描述晶体内电子态，它朝向表面指数或增大，这个解可以与在晶体外面指数式地衰减的解结合。如此得到的电子态，基本上集中在表面区域，是局域的表面态。当这些表面态靠近费米能级时，会显著影响固体的表面性质。例如，表面态与外来吸附原子的价电子态之间的波函数重登较大，且能量又比较相近，因而相互作用强，容易形成稳定的吸附态。、在共价晶体的表面上，由于原子间的共价键被部分地切断，在真空区域形成了所谓悬键表面态，这是W.肖克莱(Shockley)提出的。这些悬键表面态为了降低自由悬键带来的能最而相互满足，常常导致表面原子排列的畸变，如再构。 在表面电子结构的实验研究方面，测量外电场、电子、离子或光子引起的价电子发射，或测量入射电子的非弹性散射，都能够用以研究表面的电子结构。随着超高真空、表面结构与化学分析以及紫外和X线光电子谱为基础的各种电子态探测技术的发展，获得了许多关于固体表面的可靠数据。光电子谱测量中，利用一定能量和动量的入射光子、激发固体中的电子，使之逃逸出固体表面，然后侧量出射电子的能量分布和方向(角度分辨)分布。根据能量和动量守恒，不难确定动态(固体内)电子的能带结构E(k)。

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