Electron and geometrical structure of surfaces, adsorption of single atoms, adsorption of molecules, layer of atoms adsorbed on surface, interpretation of STM images.
The lecture is for specialists on solid state surfaces (experimentalists, technologists and theoreticians). Knowledge of quantum physics and solid state in a span of graduate study at the faculty together with basic surface science knowledge (crystallography and topography of surfaces, principles of experimental methods) are supposed.
Last update: T_KEVF (24.05.2007)
Elektronová a geometrická struktura povrchů, adsorpce jednotlivých atomů, adsorpce molekul, adsorbovaná vrstva atomů
na povrchu, interpretace STM obrazů. Přednáška je orientována na specialisty ve fyzice povrchů pevných látek
(experimentátory, technology i teoretiky). Předpokládá se znalost kvantové fyziky a fyziky pevných látek v rozsahu
magisterského studia na MFF a obeznámení s reáliemi povrchové fyziky (krystalografie a topografie povrchů, princip
experimentálních metod povrchové fyziky).
Literature -
Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (23.11.2022)
Basic:
1. Andrew Zangwil: Physics at Surfaces, Cambridge University Press, Cambridge, 1996
2. Peter Y. Yu, Manuel Cardona: Fundamentals of Semiconductors, Springer-Verlag, Berlin, 1999, kap. 2 (Electronic Band Structures)
3. Hans Lueth: Surfaces and Interfaces of Solid Materials, Springer-Verlag, Berlin, 1996
For particular topics:
LEED
4. Michael A. Van Hove, W. H. Weinberg, C.M. Chan: Low-Energy Electron Diffraction: Experiment, Theory and Surface Structure Determination, Springer Series in Surface Sciences, Vol 6, Springer, Berlin, 1986
ELEKTRON STRUCTURE AND CHEMISORPTION
5. Handbook of Surface Science Vol. II, ed. K. Horn and M.Scheffler, Elsevier, Amsterdam, 2000
PHOTOEMISSION
6. Stefan Huefner: Photoelectron Spectroscopy, Springer-Verlag, Berlin, 1995
STM
7. Roland Wiesendanger: Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy, Cambridge University Press, Cambridge, 1998
8. Adam S. Foster and Werner A. Hofer: Scanning Probe Microscopy, Springer-Verlag, Berlin, 2006
Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (23.11.2022)
Základní literatura
1. Andrew Zangwil: Physics at Surfaces, Cambridge University Press, Cambridge, 1996
2. Peter Y. Yu, Manuel Cardona: Fundamentals of Semiconductors, Springer-Verlag, Berlin, 1999, kap. 2 (Electronic Band Structures)
3. Hans Lueth: Surfaces and Interfaces of Solid Materials, Springer-Verlag, Berlin, 1996
Doporučená literatura k jednotlivým tématům:
LEED
4. Michael A. Van Hove, W. H. Weinberg, C.M. Chan: Low-Energy Electron Diffraction: Experiment, Theory and Surface Structure Determination, Springer Series in Surface Sciences, Vol 6, Springer, Berlin, 1986
ELEKTRONOVÁ STRUKTURA A CHEMISORBCE
5. Handbook of Surface Science Vol. II, ed. K. Horn and M.Scheffler, Elsevier, Amsterdam, 2000
FOTOEMISE
6. Stefan Huefner: Photoelectron Spectroscopy, Springer-Verlag, Berlin, 1995
STM
7. Roland Wiesendanger: Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy, Cambridge University Press, Cambridge, 1998
8. Adam S. Foster and Werner A. Hofer: Scanning Probe Microscopy, Springer-Verlag, Berlin, 2006
Syllabus -
Last update: T_KEVF (23.05.2008)
Electronic and geometric structure of surfaces
Basic ideas of theoretical description, surface geometry, principles, possibilities and limits of LEED technique, examples of reconstruction and relaxation of semiconductor and metal surfaces. From simple models to first principles calculations of electron structure, surface states, bands, redistribution of charge. Basic concepts, advantages and disadvantages of various approaches for solution of motion equations.
Adsorption of individual atoms
Chemisorption on metal surface, hybridization of states, comparison of classical ideas with results of calculation for various types of atoms, energy balance, ab initio calculations of energy barriers for elementary diffusion processes.
Adsorption of molecules
CO molecule on transition metal surface, classical ideas (HOMO, LUMO) and results of calculations based on density functional approximation (DFA). Basic ideas for description of co-adsorption, chemical reactions on metal surface. Example: dissociation of a simple molecule on metal surface.
Layer of atoms adsorbed on surface
Work function, ionization and screening, surface band structure, photoemission intensity profiles - densities of states, calculation of intensity, electron structure mapping, photoemission in ultraviolet and X-ray bands, examples
STM
Why is the interpretation of STM images difficult? What can be seen in STM? Standard schema for interpretation: Tersoff - Hamann and Bardeen approximations, transport formulation of tunneling process. STM at semiconductor and metal surfaces - clean and covered by adsorbate. Theoretical calculation and experiment. Examples.
Last update: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (23.11.2022)
Elektronová a geometrická struktura povrchů
Základní pojmy teoretického popisu, geometrie povrchu, principy, možnosti a hranice techniky LEED, příklady rekonstrukce a relaxace povrchů polovodičů a kovů. Od jednoduchých modelů k prvoprincipielním výpočtům elektronové struktury, povrchové stavy, pásy, redistribuce náboje. Základní myšlenky, výhody a nedostatky různých přístupů k řešení pohybových rovnic.
Adsorpce jednotlivých atomů
Chemisorpce na kovovém povrchu, hybridizace stavů, porovnání klasických představ s výsledky výpočtů pro různé typy atomů, energetická bilance, ab-initio výpočty energetických bariér pro elementární difusní procesy.
Adsorpce molekul
CO na transitivnim kovu, klasické chemické představy (HOMO, LUMO) a výsledky výpočtů na základě aproximace funkcionálu hustoty (DFA). Základni pojmy popisu koadsorpce, chemická reakce na kovovém povrchu. Příklad: disociace jednoduché molekuly na povrchu kovu.
Adsorbovaná vrstva atomů na povrchu
Výstupní práce, ionizace a stínění, tvorba povrchové pásové struktury, fotoemisní intenzitní profily - hustoty stavů, výpočet intenzit, mapování elektronové struktury, fotoemise v ultrafialovém a rentgenovém oboru, příklady.
STM
Proč je interpretace STM obrazů obtížná? Co vidíme v STM? Standardní interpretační schema: Tersoff-Hamannovo přiblížení, Bardeenova aproximace, transportní formulace tunelovacího procesu. Tunelová mikroskopie na čistých a adsorbáty pokrytých površích polovodičů a kovů. Teoretický výpočet a experiment - příklady.
