Новости

Новости

Уступы и террасы


Если макроплоскость n не лежит в плоскости плотной упаковки кристалла, то в атомных масштабах поверхность не плоская (рис. 79,a): положение атомов на ней не равноценно - некоторые лежат так же, как и на плоскости плотной упаковки, но кроме них есть атомы на “внешних “углах” (3 на рис. 79,а) и на “внутренних” (4). В простой квадратной решетке на рис. 79,а у атома на плоской поверхности оборвана одна связь из четырех, у “наружного” атома — две связи, а у атома во “внутреннем углу” — только одна связь во второй координационной сфере.

Такую поверхность можно представить серией террас по плоскости плотной упаковки (2 на рис.79,a) и окаймляющих их уступов 3 “одноатомной высоты”. На трехмерной картине (рис. 79,б) уступы могут быть ломаными. Тогда различны также положения атомов на углах террас: так, на поверхности (111) решетки ГЦК у каждого атома оборвано 3 (из 12) связей в первой сфере, у атома на краю террасы — 5 связей, а на перегибах уступа — поворотах ее периметра - 6 или 7 связей (при повороте на 60° и 120°).
Энергию уступов и перегибов можно оценить сравнением с энергией вакансии (Uv — в объеме). При образовании вакансии разорвано 12 парных связей в первой координационной сфере. Перегиб же отличается от остальной длины прямого уступа тем, что на нем оборвано на одну или две связи больше. Тогда его энергия должна составлять 1/12Uv или 1/6Uv. Измеренная (по сверхструктурным рефлексам от уступов при рентгеновской дифракции в режиме полного внутреннего отражения) энергия перегиба на уступе поверхности меди составила 1/7Uv (и 1/18Uv по измерениям дифракции пучка гелия на поверхности). Для большей точности нужны вычисления в приближении сильной связи.
В общем случае произвольной ориентировки поверхности (при векторе нормали n с иррациональными индексами) система уступов и террас не периодическая: даже если все уступы единичной высоты, а длины террас отличаются лишь на единицу, то у числа ...0010001001001..., описывающего последовательность “коротких” и “длинных” террас, нет никакого периода (иначе индексы n оказались бы рациональными числами).