Нелинейные эффекты в оптике и механике неоднородных приграничных слоев металлов и полупроводников тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

/У, Д/

ии30Б9730

ГОРОБЕИ НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

НЕЛИНЕНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ОПТИКЕ И МЕХАНИКЕ НЕОДНОРОДНЫХ ПРИГРАНИЧНЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Специальность 01 04 07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург - 2007

003069730

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный консультант доктор физико-математических наук,

профессор Иванов Вадим Константинович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук

профессор Романов Алексей Евгеньевич

доктор физико-математических наук профессор Мелькер Александр Иосифович

доктор физико-математических наук профессор Дунаевский Сергей Михайлович

Ведущая организация Санкт-Петербургский Государственный

Университет (СПбГУ)

Защита состоится 2007 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212 229 08 ГОУВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет», 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , 29, корпус II, ауд 265.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Автореферат разослан « 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 229.08 кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Темпы роста научно-технического прогресса во многом определяются успехами материаловедения, одной из центральных научных проблем которого в настоящее время является проблема влияния физико-химических свойств поверхности на функциональные характеристики электронных и оптических приборов Поэтому уровень наших знаний о структуре, составе и физических свойствах свободных поверхностей и границ раздела, а также о процессах, протекающих на этих границах, обуславливает возможность успешного развития прикладных исследований по разработке важнейших технологических процессов и созданию более совершенных устройств и приборов Это, в свою очередь, решающим образом сказывается на развитии техники и цивилизации в целом

В последние 20 лет исследования оптических свойств поверхности твердых тел показали, что наибольший интерес представляет шероховатая, «разрыхленная» поверхность, получаемая в результате предварительной обработки Ее можно рассматривать как неоднородный приповерхностный слой, и она является совершенно уникальным объектом исследований как с точки зрения изучения ее структуры, так и с точки зрения проявления ее необычных физических свойств Интерес к сильно неоднородным приповерхностным слоям усилен тем, что для них были обнаружены аномальные оптические явления Изучалось влияние шероховатой граничной поверхности металлов на отражение, поглощение и упругой рассеяние электромагнитных волн, исследовалось взаимодействие электромагнитного излучения с поверхностными электромагнитными волнами

В 1974-76 гг М Флейшманом с сотрудниками было обнаружено «гигантское» усиление комбинационного рассеяния света молекулами пиридина, адсорбированными на серебряном электроде с шероховатой поверхностью Адсорбированные молекулы давали усиление

комбинационного рассеяния света по сравнению с молекулами, находящимися в свободном состоянии, на 4-6 порядка Кроме того, на сильно неоднородной поверхности металла выявлено значительное усиление генерации второй гармоники и других нелинейных эффектов До сих пор физическая природа этих ярких явлений до конца еще не выяснена Тем не менее, обнаружение явлений усиления дало богатые возможности для повышения чувствительности спектроскопических приборов по изучению свойств и примесного состава поверхности и разработки новых методик исследования поверхности

В последнее время исследования неоднородных приповерхностных слоев приобретают все большую актуальность Это обусловлено также той ролью, которую играет поверхность в механических процессах, таких как трение, адсорбция и десорбция, эпитаксия, катализ и тд С развитием микроэлектроники и прогрессирующей миниатюризацией электронных приборов стало ясно, что свойства поверхности определяют поведение материала в целом Существенные в этих случаях процессы протекают на поверхности полупроводниковых кристаллов или в переходных слоях гетероструктур Большое значение имеют не только электрические или оптико-электрические свойства поверхности, но также ее механические и прочностные свойства, которые являются существенным с точки зрения устойчивости работы электронных приборов и оптических систем, особенно в различных экстремальных условиях

Основная цель диссертационной работы состояла в разработке эффективной модели оптически сильно неоднородного приграничного переходного слоя и изучении в рамках этой модели линейных и нелинейных оптических, а также фотоэлектрических свойств контакта металл -полупроводник Целью работы было исследование влияния внешней механической нагрузки на процесс образования шероховатого

поверхностного рельефа металлов и полупроводников, выявление характера неоднородностей и механизмов формирования деформационного рельефа на поверхности

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи.

• Разработана теоретическая модель, описывающая оптически неоднородные приповерхностные слои металлов и полупроводников, а также переходный слой границы раздела металла с полупроводником

• В рамках предложенной модели проведено теоретическое исследование линейных и нелинейных оптических, а также фотоэлектрических свойств контакта металл - полупроводник

• Проведен статистический анализ деформационного рельефа, образовавшегося на поверхности твердых тел при их механическом нагружении. В рамках энергетического баланса рассмотрен процесс формирования деформационного рельефа

• Проанализированы различные механизмы формирования деформационного рельефа и существенные факторы, влияющие на кинегику этого процесса В качестве одного из существенных факторов рассматривается повышенный (в сравнении с объемом) энгармонизм межатомного взаимодействия на поверхности

• С использованием метода производящей функции получены временные зависимости динамических параметров возбужденного ангармонического осциллятора в процессе его механического нагружен ия

Научная новизна работы заключается в следующем

1. Предложена модель оптически сильно неоднородного переходного слоя для описания зоны контакта металл-полупроводник, в котором происходит

усиление электрического поля падающей на контакт электромагнитной волны В рамках этой модели решена электродинамическая задача о комбинационном рассеянии (КР) света локальными модами примесных центров переходного слоя Показано, что при некоторых условиях возможно значительное нерезонансное усиление КР света

2 Предложен новый метод зондирования примесного состава приграничного переходного слоя контакта кристаллов, основанный на установленной зависимости распределения свободных электронов от внешнего электрического напряжения, приложенного к исследуемому контакту.

3 Обнаружено усиление генерации второй гармоники для оптически сильно неоднородного переходного слоя Показано, что при выполнении условия пространственного синхронизма коэффициент усиления становится порядка ~104

4 Показано, что поверхностный поляритон, возбуждаемый на гофрированной границе вакуума с металлом, приводит к усилению фотоответа полупроводника в гетероструктуре вакуум - металлический слой - полупроводник.

5 Обнаружена фрактальная структура деформационного рельефа на поверхности фольги из сплава на основе железа Ге^О^В,,, образовавшегося при внешнем механическом нагружении Найдена зависимость фрактальной размерности от величины механической нагрузки и от времени нагружения

6 В рамках энергетического подхода к изучению процесса образования деформационного рельефа найдены характерные геометрические размеры шероховатостей Проанализирована их зависимость от величины механического напряжения

7 Показано, что кинетический процесс, ответственный за образование поверхностного рельефа, имеет термоактированный характер Разработана теоретическая модель, которая в рамках диффузионной модели Крамерса

позволяет найти спектр времен релаксации Анализ максимального времени релаксации, лимитирующего процесс, позволяет доказать, что скорость термоактивированного процесса определяется ангармоничностью межатомного взаимодействия 8 Предложен метод производящих функций для изучения поведения ангармонического осциллятора (межатомной связи, рассматриваемой в ангармоническом приближении), находящегося под действием внешнего механического растяжения Найдены средние динамические величины, отвечающие за скорость кинетических процессов

Научная и практическая значимость работы.

Научная ценность работы состоит в том, что раскрыта физическая природа усиления линейных и нелинейных оптических эффектов в неоднородных приграничных переходных слоях, которые образуются в зоне контакта металл - полупроводник При определенных условиях в переходном слое обнаружено образование пространственной области возрастания поля электромагнитной волны, приводящего к существенному усилению генерации второй гармоники и комбинационного рассеяния света примесными центрами, находящимися в области неоднородного слоя Теоретически исследовано влияние внешней механической нагрузки на динамику формирования и изменения поверхностного рельефа металлических и полупроводниковых кристаллов при их механическом нагружении Обнаружено образование фрактальной структуры деформационного рельефа В рамках энергетического и кинетического подходов раскрыта физическая природа процессов и механизмов, ответственных за его образование Проведенные теоретические исследования приповерхностной области кристаллов в условиях механического нагружения позволяют получить целостную физическую картину процессов дефектообразования и разрушения на механически нагруженной поверхности кристаллов

Практическая значимость работы заключается в следующем Теоретические результаты по обнаружению усиления оптических эффектов являются теоретической базой для создания приборов нового поколения по диагностике дефектной структуры как свободной поверхности твердых тел, так и границ раздела в гетероструктурах Обнаруженный эффект усиления электрического поля лег в основу нового неразрушающего способа определения примесного состава приповерхностного слоя материала, защищенного авторским свидетельством Теоретический анализ влияния поля поверхностного поляритона в системе диэлектрик - металл - полупроводник на фотоответ полупроводника использовался экспериментаторами ФТИ им А Ф Иоффе для повышения селективной чувствительности фотодиодов Результаты же, полученные при изучении характера и физических механизмов образования деформационного рельефа на поверхности металлов и полупроводников при их механическом нагружении, позволяют создать теоретическую базу для повышения устойчивости работы электронных и оптических приборов, прогнозирования их долговечности в процессе эксплуатации Теоретические прогнозы по повышению прочности деталей машин в процессе их эксплуатации оправдались и подтвердились при экспериментальных испытаниях, проведенных в лабораториях механико-машиностроительного факультета СПбГПУ

На защиту выносятся следующие положения.

1 Разработана эффективная модель оптически неоднородного приграничного слоя, в рамках которой обнаружен эффект увеличения на несколько порядков поперечного сечения комбинационного рассеяния света примесными центрами, находящимися в зоне контакта металл-

полупроводник Эффект обусловлен усилением электрического поля в области с сильно неоднородным профилем диэлектрической функции

2 Предложен новый неразрушающий метод зондирования примесного состава переходного слоя непосредственно в объеме исследуемого контакта, в основу которого положена установленная зависимость распределения свободных электронов в зоне контакта от внешнего электрического напряжения

3 Обнаружен эффект усиления генерации второй гармоники в оптически сильно неоднородном приграничном переходном слое конечной ширины

4 Показано, что возбуждение поверхностного поляритона на границе вакуума с металлом в трехслойной структуре вакуум - металл -полупроводник с гофрированным рельефом границ раздела приводит к усилению фотоответа полупроводника

5 Деформационный рельеф поверхности фольги из аморфного сплава Ге70Сг,5Д, ¡, возникающий в результате латерального механического растяжения образца, имеет фрактальную структуру Фрактальная размерность деформационного рельефа растет с увеличением механической нагрузки и времени нагружения

6 Формирование деформационного рельефа является следствием понижения энергии упруго деформированного поверхностного слоя В рамках энергетического подхода установлена зависимость геометрических размеров деформационного рельефа от величины латерального механического напряжения

7 Предложена обобщенная модель термоактивационного процесса, основанная на нестационарном уравнении Крамерса, описывающая кинетический процесс формирования деформационного рельефа

8 С использованием метода производящей функции изучена кинетика энергетических характеристик ангармонического осциллятора при

нестационарном адиабатическом нагружении Обнаружено понижение энергии осциллятора с увеличением растягивающей нагрузки

Апробация работы. Основные результаты исследований, вошедших в диссертацию, были доложены и обсуждены на отечественных и международных конференциях, симпозиумах и семинарах 5-ой конференции по усталости (Пермь, 1978 i ), II Всесоюзной конференции «Методы и средства измерения параметров магнитного поля» (Ленинград, 1980 г), Всесоюзной школы по физике, химии и механике поверхности (Черноголовка, 1981 г), XI Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ереван, 1982 г), Всесоюзной школы по физике, химии и механике поверхности (Черноголовка, 1983 г), V научно-технической конференции «Методы расчета изделий из высокоэластических материалов» (Рига, 1989 г.), II Всесоюзной конференции «Поверхность - 89» (Черноголовка, 1989 г), 6-th International on Nondestructive Testing and Computer Simulations m Science and Engineering (St Petersburg, 2002), 10-th International on Nondestructive Testing and Computer Simulations in Science and Engineering (Poland, 2006), а также на семинарах кафедры экспериментальной физики СПбГПУ

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 32 печатных работ, из них 25 - в реферируемых журналах Список основных статей приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и списка цитируемой литературы Общий объем диссертации составляет 252 страниц, включая 18 рисунков, а также список литературы из 267 наименований

ю

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы теоретических исследований, сформулированы цели и задачи работы, показаны новизна, научная и практическая значимость полученных результатов, приведены положения, выносимые на защиту

Первая глава посвящена оптическому явлению комбинационного рассеяния света (КР) локальными модами примесных центров неоднородного приграничного слоя металлов или полупроводников

В первых двух параграфах главы I выполнен обзор экспериментальных и теоретических исследований «гигантского» усиления комбинационного рассеяния (КР) света молекулами, адсорбированными на шероховатой поверхности металла Шероховатость достигалась путем предварительной электрохимической обработки поверхности электрода Использовались и другие технологические методики получения шероховатой поверхности металла Наблюдалось усиление КР света адсорбированными молекулами по сравнению с молекулами, находящимися в свободном состоянии, на 4-6 порядков В иностранной литературе это явление получило сокращенное название SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) SERS - это совершенно уникальное no своей значимости явление, которое в 90-ые поставило перед исследователями, с одной стороны, много проблем, а с другой стороны - дало импульс в области технологии изготовления неоднородных тонких слоев с необычными оптическими свойствами В обзоре основное внимание уделено детальному изложению технологических процессов изготовления неоднородных переходных слоев нанометрической толщины Отмечается, что, несмотря на разнообразие технологий, геометрические размеры неоднородностей и их пропорции оказываются примерно одинаковыми Проводится обзор теоретических работ, в которых делаются попытки

объяснить «гигантское» усиление КР, раскрываются все положительные и отрицательные стороны предлагаемых теоретических подходов

В третьем параграфе выполнен обзор экспериментальных исследований оптических свойств туннельных контактов Основное внимание уделено технологическим процессам изготовления многослойных неоднородных структур

В четвертом параграфе предлагается рассмотреть оптически неоднородный переходной слой, который образуется в зоне контакта металл полупроводник п-типа Из-за различия химических потенциалов контактирующих тел вблизи границы раздела происходит перераспределение свободных электронов Неоднородное распределение свободных электронов вдоль оси Ог, перпендикулярной границе раздела, и однородное в других направлениях приводит к образованию оптически неоднородного переходного слоя (область пространственного заряда), расположенного в объеме полупроводника вблизи границы раздела металла с полупроводником и имеющего толщину порядка дебаевского радиуса

Высокочастотная диэлектрическая проницаемость б(о), г) переходного слоя определяется по формуле

(1)

<о(а> + 1 V) п0

где ей - решеточная часть диэлектрической проницаемости полупроводника, у - частота столкновений электронов с примесями, и0 и (Ор\ - концентрация свободных электронов и плазменная частота полупроводника, и(г) -концентрационный профиль распределения электронов в переходном слое

Рассмотрим условия, при которых реальная часть диэлектрической проницаемости слоя в пределах переходного слоя меняет знак, прохода при этом через нуль, и переходной слой становится оптически сильно неоднородным Положим, что обращение в нуль происходит при 2 = 0, и

такую точку с прилегающей областью назовем особой точкой Это возможно тогда, когда при заданной частоте падающей на контакт электромагнитной волны полупроводник оказывается изначально прозрачной средой, а работа выхода металла меньше энергии сродства полупроводника Последнее условие приводит к тому, что область пространственного заряда становится обогащенной свободными электронами

Свободные электроны переходного слоя находятся в равновесии и подчиняются статистике Больцмана

«(z)=»0ex (2)

где 'p(z) - потенциальная энергия электрона в точке с координатами (0,0,z), к - постоянная Больцмана, Т - температура, и0 - концентрация электронов в области (объеме полупроводника), где потенциальная энергия равна нулю

Потенциальная энергия электрона складывается из потенциальной энергии внешнего электрического поля, возникающего при приложении к контакту электрического напряжения, и внутреннего электрического поля, обусловленного распределением электронов в слое Она находится из уравнения Пуассона для потенциала U (<р = eU)

А £/ = - —р, p{z)=e{n(z)-n0)

Решение уравнения

d2(p _ 4тг е2п„

dz

(3)

позволило наити зависимость потенциальной энергии электрона от координаты г, а потому и распределение свободных электронов в пределах

И и

переходного слоя в двух предельных случаях — «1 и 111»1

кТ кТ

Реализация того или иного случая зависит от физических параметров полупроводника и металла, а также от приложенного внешнего

электрического напряжения Меняя напряжение, можно смещать область, в которой обращается в нуль реальная часть диэлектрической проницаемости, вдоль оси Ог в пределах переходного слоя, а также менять характер неоднородности в этой области

В пятом параграфе главы 1, в рамках классической электродинамики решена граничная задача распространения электромагнитной волны в трехслойной структуре полупроводник п-типа - переходный слой - металл, описанной в предыдущем параграфе и изображенной на рис 1(а) Показано, что в пространственной области, в которой реальная часть диэлектрической проницаемости обращается в нуль, происходит значительное нерезонансное усиление электрического поля волны

С) ч* к \ г полупроводник п-типа (б) 1 0 1 г 4')

переходный слой /

г2

металл

Рис 1 Трехслойная структура полупроводник п-типа - линейно неоднородный переходный слой - металл (а) — геометрия падения электромагнитной волны, (б) — зависимость реальной части диэлектрической проницаемости от координаты г

Впервые о возможности усиления поля электромагнитной волны р-поляризации в линейно неоднородной среде в области, где реальная часть диэлектрической проницаемости обращается в нуль, было высказано Гильденбургом в 1963 году Экспериментально же это явление наблюдалось для газовой плазмы в работах Пилия в 80-90ых годах

Пусть на линейно неоднородный переходный слой со стороны прозрачной

среды под углом в1 падает световая волна р-поляризации Е ~(Ех,0,Е.), как

показано на рис 1(а) Плоскость падения совмещена с плоскостью xOz

Распределение электрического поля в слое находится из волнового уравнения «у2 -

rotrotE — az —— Е — 0 (4)

£i

Из рис 1(6) видно, что коэффициент а определяется как а = —

Z!

В приближении тонкого слоя, когда толщина слоя d = zl+\z2\ много меньше длины волны, были получены тангенциальная и нормальная составляющие Напряженности электрического поля

Е, = E„iC,

кс\2

— ln az - az со)

+ (5)

где Е0 - амплитуда электрического поля в падающей волне, а к - х-ая составляющая волнового вектора Постоянные с, и с, были найдены из граничных условий и равны

(20,) сояб?,51п(2<?2)

И-НГ",____С.

а углы 0, и 02 связаны соотношением эт^ =

Видно, что при г = 0 тангенциальная составляющая электрического поля имеет логарифмическую расходимость, а нормальная - степенную Для устранения расходимостей в решениях (5) необходимо провести замену

_ 1тег

величины 2 на комплексную величину z = z + izx ^ + |Reg . и тем самым

отраничить возрастание поля Максимальная величина поля определяется поглощением (мнимой частью диэлектрической проницаемости) вблизи особой точки

Шестой параграф состоит из двух частей В параграфе 1 6 1 рассмотрена общая теория комбинационного рассеяния (KP) света в изотропных средах В параграфе 1 6 2 в рамках классического приближения решена задача о KP рассеянии света локальными модами, обусловленными примесными центрами неоднородного переходного слоя Для простоты рассмотрено скалярное рассеяние на полносимметричных колебаниях Диэлектрическая проницаемость слоя содержит малую добавку, флуктуирующую вследствие локальных колебаний примесного атома, находящегося в точке с радиус-вектором гт,

&(t) = aexp(-,£Ji), = (6)

где QuO- частота и нормальная координата активной колебательной моды, У - объем примесного центра

Полная диэлектрическая проницаемость (ее реальная часть) линейно неоднородного переходного слоя равна

8s{z, t)= az + Ss(t) (7)

Тогда волновое уравнение для поля рассеянной волны E'(r,t) (стоксова компонента) имеет вид

я, д2Ё° . ¿у2 -rotrotE + az —г— = os —rr- Е с к \

dt2 с2 w

В результате решения граничной задачи методом функции Грина было

получено поле рассеянной волны в прозрачной среде с диэлектрической

проницаемостью £\ в следующем виде

El{r,t) = E¡ —sin20'; exp(ifc v) (9)

ЯГ

Здесь амплитуда равна

E^ifc^M'b^, (10)

Iя'J

где z„, - z -ая координата рассеивающего центра, в\ - азимутальный угол, под которым проводится наблюдение Угловую зависимость амплитуды векторного поля E¡ описывает функция ф(0п0*)

Коэффициент усиления G, введенный как отношение среднего значения вектора Пойнтинга рассеянной волны примесным центром переходного слоя, к среднему вектору Пойнтинга рассеянной волны таким же примесным атомом, но находящимся в свободном состоянии, для линейно неоднородного слоя равен

G = ©(б>, ,в; Г-É--п , ,

Функция

описывает зависимость от углов падения 9Х и рассеяния 6¡ Дня произвольного профиля диэлектрической функции e(z) коэффициент усиления определяется как

G = 01

т,—т^г1,—ТТ^Г (Пб)

В результате вычисления интеграла (116) в смысле главного значения можно найти коэффициент усиления С для случая, когда диэлектрическая проницаемость неоднородного переходного слоя описывается формулой (1)

Рассмотрим два предельных случая При условии ~ «1 имеем

dVv) E¡

3 . Г

(O

Оценка при © ~ 1, Ч,

м

~\,е„ =10-20,\У 1=10-50показывает 0 = 5-10

М

В противоположном случае — »1 -

И

кТ

6 = 0

, где и, = щ ехр -

<р0 + е11 кТ

При увеличении внешнего напряжения от нуля до 0 45В, коэффициент усиления б увеличивается от единицы до 100

Рассмотренный эффект усиления был положен в основу создания нового

приповерхностного слоя материала путем освещения границы раздела двух сред р-поляризованным светом и измерения усиленного спектра КР света

Вторая глава, состоящая из трех параграфов, посвящена анализу явления генерации второй гармоники в неоднородных структурах с возможным усилением поля электромагнитной волны, генерируемой на удвоенной частоте

В первых двух параграфах рассмотрены основные теоретические подходы к нелинейным оптическим явлениям и выполнен обзор экспериментальных работ, посвященных усилению генерации второй гармоники в оптическом диапазоне на неоднородных структурах

В третьем параграфе решена электродинамическая граничная задача о распространении электромагнитной волны оптического диапазона с частотой а в трехслойной структуре, аналогичной описанной в предыдущей главе, с возможной генерацией второй гармоники При этом в качестве прозрачной среды рассматривался вакуум, а диэлектрическая проницаемость металла была обозначена как с,„ =ет{со) - на частоте первой гармоники и е1т =ет(2а>) - на удвоенной частоте

неразрушаю щего способа определения примесного состава

Нелинейная поляризация макроскопического неоднородного слоя, вызывающая генерацию второй гармоники, определяется как

2а)=р 5гас1[Ё{'){(о<}1 + кс (12)

где р и у - феноменологические параметры, характеризующие нелинейные свойства переходного слоя

Волновое уравнение для световой волны £(2)(2«) на частоте второй гармоники после Фурье-преобразования по времени принимает вид

0 &2)=е2ЁМ+4лРм (13)

В предположении тонкого слоя, когда с1—«1, бьшо получено

с с

электрическое поле электромагнитной волны на частоте второй гармоники вне слоя методом интегрирования этого уравнения по толщине этого слоя В результате поле второй гармоники, генерируемой в вакуум, равно

г->£ ( рЫ. --„ рМ

= -4л" т- г "ч-смА*» \Рхтск-*т0„4^ ]-Тк<Ь

где £0(2су) = + - угол, под которым излучается волна

второй гармоники в среду

Выражая нелинейную поляризацию через поле электромагнитной волны на частоте первой гармоники, получено окончательное выражение для поля второй гармоники Ниже приведено слагаемое, дающее наибольший вклад

Е*\2со,1К) = - Пмк° ^"м ' в"Е1д + кс ,

§ _ / |

ск

где £*(г) - комплексно сопряженное значение диэлектрической проницаемости слоя, g0{al)= соьв^ +соъ&т, а 0т - угол преломления в среде на частоте первой гармоники

Из сравнения интенсивности электромагнитной волны, излученной переходным слоем на частоте второй гармоники, с интенсивностью второй гармоники в случае резкой границы был найден коэффициент усиления в

--£„, I -А £, + —

2

(14)

и г*

Здесь ,е2 - соответственно мнимые части диэлектрической проницаемости на частотах й и 2а,

Значительного усиления коэффициента трансформации можно достичь,

если добиться сближения полюсов функций —^ и —а именно при

Ф) £г(=) £

выполнении точного условия синхронизма ^о: —~ = 0 (еш, с()2 - решеточные

вклады в диэлектрическую проницаемость на частотах первой и второй гармоники) Оценка показывает, что в этом случае коэффициент усиления С может достигать величины порядка 103 -10'

Третья глава, состоящая из трех параграфов, посвящена изучению влияния поля поверхностного поляритона в трехслойной структуре вакуум - металл -полупроводник на фотоответ (фототок или фотоэдс) полупроводника Вначале даются общие сведения о поверхностных плазмон-поляритоных волнах

Во втором параграфе этой главы рассмотрена граничная задача классической электродинамики по возбуждению поверхностного поляритона в трехслойной структуре вакуум — металл - полупроводник Для выполнения условия его возбуждения использовался гофрированный рельеф границ раздела

Пусть из вакуума на трехслойную структуру падает электромагнитная волна

É(x,у,z,t) = Ё0 ехр(-i{mt-к г)),

где Ё0 = (£ocos6>,O,.Eosin0) - амплитуда, СО - частота, к = (кх,0,к,) - волновой вектор падающей волны

Электрическое поле в различных средах находилось в результате решения граничной задачи из волнового уравнения Рельеф поверхности был задан в виде гармонической функции от координаты х

С(х) =£0cosqx = jf0 [exp(iqx) + ехр(- iqx)], (15)

где - амплитуда рельефной поверхности, q-— - величина волнового

а

вектора дифракционной решетки (а - период дифракционной решетки) Решения записывались в блоховской форме

ко /)ехр[/(£д +mq)x]

При выполнения условия, когда поверхностный поляритон в объеме полупроводника переизлучался в объемную электромагнитную волну, было найдено отношение среднего значения вектора Пойнтинга поляритонной волны в полупроводнике к среднему значению вектора Пойнтинга основной (френелевской) объемной волны

2 J Г „ -12 г „ 12 W

(Г2 +rA)+-f' ехр(-2r'2d)

J j

(rí+ **;)+4«p(-2rW)

J з

Полагалось, что комплексностью обладает только диэлектрическая проницаемость металла е2-£'2+ 1е"2 , а потому

К = 1Уг =lki

-1

о У

, k, =iy1=i{y'1+y"1)=ik(

vA J

Кроме того,

/2 - r^'fe )2 - kr'2 f\-2k,syl£'2 (ri ~rA),

/3 = (£]Г2 + ) + fer" - ) Численно исследовалась зависимость полученного отношения от толщины металлического слоя при двух различных значениях длины волны падающего света. 5145Л и 6328Л, для трехслойной структуры вакуум - Ag - GaAs В третьем параграфе главы III проводится сопоставление теоретических результатов с экспериментальными данными Экспериментально исследовалась величина резонансного пика фотоответа структуры типа диода Шоттки с дифракционной решеткой на границах раздела при возбуждении поверхностного поляритона на границе раздела вакуума с металлом 1 р в

зависимости от толщины металлического слоя d Согласие оказалось удовлетворительным

Глава IV посвящена теоретическому изучению фрактальной структуры деформационного поверхностного рельефа фольги из аморфного сплава на основе железа ГепСг,5В15 при латеральном механическом растяжении В первом параграфе проводится обзор работ, в которых анализируются процессы формирования дефектной структуры на поверхности различных материалов, а также на границе раздела двух сред при различных внешних воздействиях

Во втором параграфе приводят экспериментальные результаты по исследованию деформационного поверхностного рельефа аморфного сплава на основе железа РепСг„В„, образовавшегося при латеральном механическом

растяжении Поскольку первые исследования по механическому нагружению, результаты которых здесь обсуждаются, были получены без компьютерной регистрации и обработки, необходимо было оцифровать экспериментальные профили поверхностных рельефов Для этого выбирались характерные участки рельефа и численно обрабатывался каждый «скан», соответствующий одному проходу иглы туннельного микроскопа

В третьем параграфе проводится одномерный фрактальный анализ деформационного рельефа поверхности фольги из аморфного сплава на основе железа Л;70С>|5В|5, образующегося при механическом растяжении

Впервые предположение о фрактальном характере деформационного рельефа боковой поверхности, возникающего при латеральном изотропном растяжении монокристалла Се, было высказано в работе Журкова с соавторами Это было действительно предположение, основанное скорее на общей картине рельефа и универсальном характере самого явления формирования деформационного рельефа До этого был обнаружен и обоснован фрактальный характер поверхности разрыва - поверхности, возникающей в результате разрыва механически нагруженного образца на две половины Фрактальный характер поверхности разрыва указывает на то, что в момент разрушения образца локализация энергии в месте разрушения мало зависит от особенностей структуры образца и «истории» накопления повреждений в образце перед разрушением. Точно также фрактальная структура деформационного рельефа боковой поверхности образца указывает на универсальный характер механизма массопереноса на поверхности, ведущего к формированию этой структуры Универсальность здесь проявляется в том, что в идеальной фрактальной структуре отсутствуют выделенные размерные параметры

В данном параграфе решалась задача количественного обоснования фрактальной структуры деформационного рельефа поверхности фолы из

аморфного сплава на основе железа Л 70 ОДля этого были выделены профили участков, записанные на различных стадиях нагружения Вычислялся средний коррелятор высот в зависимости от расстояния А между точками в корреляционной паре вдоль координаты г по ходу зонда профилометра В результате обнаружена степенная зависимость

где /г - высота профиля, Н - показатель Херста, а угловые скобки означают усреднение по всем парам экспериментальных точек

Показатель Херста характеризует неровность поверхности Для двумерного профиля его величина связана с фрактальной размерностью простым соотношением £> = 2 -Н Степенной закон свидетельствует об отсутствии выделенного размерного параметра, те о самоподобии геометрических свойств рельефа на различных масштабных уровнях Изменение показателя Херста связано с непрерывной перестройкой структуры в рамках этого подобия Фрактальная размерность, превышающая единицу, указывает на самоподобие рельефа

В результате численной обработки деформационного рельефа вышеуказанных поверхностей было обосновано высказанное выше утверждение об их фрактальном характере, а также получена соответствующая фрактальная размерность Фрактальность реальных структур всегда является приближенной Было обнаружено, что фрактальная структура деформационного рельефа становится более определенной при повышении нагрузки Величина фрактальной размерности при этом имеет тенденцию к росту Обнаружена также зависимость фрактальной размерности от времени нагружения Она в этом случае также имеет тенденцию к росту В четвертом параграфе дается энергетическая трактовка формирования деформационного поверхностного рельефа при упругом растяжении Как подчеркивалось выше, фрактальный характер деформационного рельефа

(17)

указывает на универсальный характер самого этого явления и универсальность физических механизмов его образования Здесь следует различать два аспекта физического объяснения деформационного рельефа С одной стороны, обшая причина возникновения деформационного рельефа -результат понижения энергии поверхностного слоя механически деформируемого образца С другой стороны, деформационный рельеф представляет собой совокупность дефектов структуры приповерхностного слоя, возникающих под действием нагрузки На разных масштабных уровнях возможны вклады разных механизмов дефектообразования

Формирование шероховатости на деформируемой поверхности анализируется в рамках баланса энергий Рассмотрено понижение упругой энергии элементов шероховатости, пропорциональной кубу характерного размера Г, и повышение поверхностной энергии, связанной с увеличением площади поверхности, которая пропорциональна квадрату характерного размера элемента I2 Анализ показывает, что при данном уровне нагрузки а имеется определенный масштаб шероховатости /, для которого реализуется условие минимума энергии поверхностного слоя Предложенный энергетический подход, аналогичен тому, который используется для анализа энергетики формирования структуры эпитаксиальных пленок на полупроводниковых подложках

Глава V посвящена рассмотрению кинетических процессов формирования деформационного рельефа

В первых трех параграфах приводятся общие соображения о возможных кинетических процессах, ответственных за образование крупномасштабного деформационного рельефа Механизм формирования шероховатого рельефа при латеральном растяжении поверхности различных тел до конца не ясен Для поверхности С?е(111) с малой энергией активации поверхностной диффузии ведущим механизмом массопереноса является поверхностная самодиффузия Для других материалов, например для кремния и аморфного

сплава на основе железа для объяснения наблюдаемых

пространственно-временных характеристик процесса необходимо учитывать также дислокационный вклад

В четвертом параграфе отмечается, что независимо от того, каков механизм образования деформационного рельефа, он, безусловно, имеет термоактивационный характер Для анализа самых общих характеристик и выявления простых параметров термоактивационного процесса в данном параграфе рассмотрена модель кинетики в системе с двух ямным потенциалом, основанная на диффузионном уравнении Крамерса Вычислена скорость «распада» стационарного состояния системы и установлена ее зависимость от основных параметров Она имеет аррениусовский характер с предэкспонентой, пропорциональной константе взаимодействия системы с «термостатом» В применении к задаче трансформации поверхности эта константа оказывается пропорциональной энгармонизму потенциала межатомного взаимодействия Как установлено экспериментально, на поверхности энгармонизм может быть на порядок выше, чем в объеме кристалла Следствием этого является понижение активационных барьеров различных процессов на поверхности, а также увеличение упомянутой константы взаимодействия с «термостатом» Все это приводит ускорению массопереноса на поверхности

В пятом параграфе главы V рассмотрена кинетика энергетических параметров механически нагруженного ангармонического осциллятора Зависимость энергии активации разрушения механически нагруженного ангармонического осциллятора от параметра энгармонизма хорошо изучена Второй упомянутый параметр кинетики активационного распада - константа взаимодействия в ангармонической системе менее изучен В данном параграфе с использованием метода производящей функции изучена динамика возбужденного ангармонического осциллятора во внешнем нестационарном силовом поле В результате решения этой задачи

рассмотрена кинетика взаимодействия осциллятора с «термостатом». Силовое взаимодействия ангармонического осциллятора с окружением приводит к изменению его энергетических характеристик, и это изменение пропорционально ангармонизму

В рамках метода производящей функции решение уравнения движения осциллятора в переменном силовом поле и последующее усреднение параметров движения по времени заменяется решением одного дифференциального уравнения в частных производных для производящей функции Искомые средние по времени динамические параметры осциллятора находятся просто как коэффициенты разложения в ряд Тейлора производящей функции

Установлено, что энергия возбуждения ангармонического осциллятора уменьшается при его растяжении во внешнем силовом поле Этот эффект пропорционален параметру энгармонизма Знак эффекта меняется при смене растяжения на сжатие Этим обосновывается утверждение, что константа взаимодействия системы с окружением пропорциональна степени ее энгармонизма «Охлаждение» ангармонического осциллятора при его механическом растяжении обнаружено экспериментально и носит название термоупругого эффекта

В конце работы сформулированы основные выводы

1 Разработана эффективная модель оптически неоднородного переходного слоя нанометрической толщины, который образуется в зоне контакта металл -полупроводник Исследована зависимость характера неоднородности от физических свойств (работы выхода и концентрации свободных электронов) материалов, приводящих в контакт, и внешнего электрического напряжения, приложенного к данному контакту Найдены условия, при которых реальная часть высокочастотной диэлектрической проницаемости обращается в нуль, и переходной слой становится сильно неоднородным

2 Исследовано распространение электромагнитной волны, падающей на контакт со стороны прозрачной среды, в оптически сильно неоднородном переходном слое Показано, что в пространственной области (особой точке), где реальная часть диэлектрической проницаемости обращается в нуль, происходит усиление электрического поля

3 Рассмотрено комбинационное рассеяние (КР) света локальными модами примесных центров, находящихся внутри переходного слоя В рамках классической электродинамики найдена интенсивность рассеянной волны Вычислен и оценен коэффициент усиления КР света Показано, что усиление происходит в ~ Ю'раз

4 Предложен новый неразрушающий способ определения примесного состава приграничного неоднородного слоя материала путем освещения границы раздела двух сред р-поляризованным светом и измерения усиленного спектра КР света

5 Изучено явление усиления генерации второй гармоники, обусловленное неоднородностью оптически сильно неоднородного переходного слоя Найдены условия пространственного синхронизма, когда происходит усиление второй гармоники по сравнению со случаем резкой границы в 103 -105 раз

6 Исследовано влияние поля поверхностного поляритона, возбуждаемого на гофрированной границе раздела вакуума с металлом, на фотоответ полупроводника в гетероструктуре вакуум - металлический слой -полупроводник Установлена зависимость усиления фотоответа, обусловленного возбуждением поверхностного поляритона, от толщины металлического слоя

7 Предложен метод статистического исследования фрактальной структуры деформационного рельефа на поверхности фольги из сплава на основе железа /=е70Сг|5г|5, образовавшегося при внешнем механическом нагружении Он позволил установить

• факт существования изначально фрактальной структуры на поверхности фольги из сплава на основе железа Fe70Crl5fi1,, что связано с неравновесными условиями его образования,

• факт роста фрактальной размерности с увеличением уровня механической нагрузки и со временем нагружения

8 В рамках энергетического баланса между степенью понижения упругой энергии элементов шероховатости и степенью повышения поверхностной энергии, связанной с увеличением площади поверхности, получен оптимальный масштаб шероховатости, для которого реализуется условие минимума энергии поверхностного слоя Найдена его зависимость от уровня механической нагрузки

9 Показано, что релаксационный процесс, ответственный за образование поверхностного рельефа, имеет термоактированный характер Разработана теоретическая модель, которая в рамках диффузионной теории Крамерса позволяет рассмотреть термоактивированный распад межатомных связей для неравновесных условий (например, при внешнем механическом воздействии) Вычислена скорость «распада» стационарного состояния системы и установлена ее зависимость от основных параметров Она имеет аррениусовский характер с предэкспонентой, пропорциональной константе взаимодействия системы с «термостатом» В применении к задаче трансформации поверхности эта константа оказывается пропорциональной энгармонизму потенциала межатомного взаимодействия

10 Предложен метод производящих функций для изучения поведения ангармонического осциллятора (межатомной связи, рассматриваемой в ангармоническом приближении), находящегося во внешнем нестационарном силовом поле Вычислены средние по времени динамические переменные осциллятора Установлено, что энергия возбуждения ангармонического осциллятора уменьшается при его растяжении Этот эффект пропорционален параметру энгармонизма

Основное содержание представлено в следующих печатных работах

1 Владимиров В И, Горобей Н Н, Саралидзе 3 К Движение дислокаций через нестационарную атмосферу Снука // Физика твердоготела - 1978 -Т20 -№10 -С3128-3130

2 Владимиров В И , Кусов А А , Горобей Н Н , Микроструктурная пластическая неустойчивость примесных кристаллов // Физика металлов и металловедение - 1979 -Т48 -№2 - С 403-409

3 Петров В А, Горобей Н Н Статистика тепловых разрушающих флуктуации в нестационарных условиях // Физика твердого тела -1978 - Т 20 -№11 -С 3505-3508

4 Владимиров В И, Горобей Н Н. Роль релаксационных процессов в разрушении стекла // Физика и химия стекла - 1979 - Т5 - № 2 С 153-158.

5 Бетехтин В И, Владимиров В И, Горобей Н Н Пластическая деформация и разрушение // Проблемы прочности - 1979 - № 9 -С 3-9

6 Горобей В.Н, Горобей Н Н Термоактивированный подход к исследованию шумов в сердечниках феррозондов // Измерительная техника -1981.-№12 - С 49-51.

7 Горобей Н Н, Ипатова И П , Субашиев А В Электромагнитная теория усиления комбинационного рассеяния света адсорбированными молекулами //Письма в ЖЭТФ - 1981 -Т34 -№4 - С 157-161

8 Горобей Н.Н, Ипатова И П, Субашиев А.В Генерация второй гармоники в отражении от неоднородного переходного слоя конечной толщины // Физика твердого тела - 1982 - Т 24 - № 7 - С 2064-2069

9 Владимиров В И, Горобей Н Н Зародышевый механизм закрепления дислокационных сегментов примесными атмосферами // Физика металлов и металловедение - 1982 - Т 53 -№2 - С 372-376

10 Горобей Н Н , Ипатова И П , Субашиев А В Электромодуляционные эффекты в рассеянии света в переходном неоднородном слое на границе металл - полупроводник // Физика и техника полупроводников - 1984 -Т18 -№4 - С 685-690

11 Горобей Н Н Подвижность дислокаций в чистых полупроводниках при облучении // Физика твердого тела - 1986 - Т 28 - № 7. - С 22522254

12 Горобей НН, Лукьяненко АС О кинетике термоактивированного распада химических связей // Журнал физической химии - 1986 -Т.60 - № 8 - С 1877-1880

13 Горобей НН Кинетика парных перегибов при движении дислокации в кристаллах с высокими барьерами Пайерлса // Физика твердого тела - 1987 -Т29 -№11 -С3483-3485

14 Беляков J1В , Горобей Н Н , Горячев Д Н , Сресели О М, Ярошецкнй ИД Влияние распределения поля поверхностного поляритона в системе диэлектрик-металл-полупроводник на фотоответ полупроводника // Физика и техника полупроводников - 1988 - Т 22 -№5 - С 906-910

15 Петров В А , Савельев В Д , Горобей Н Н , Ливотов П П Авт свидет № 1613921 «Способ определения усталостной долговечности деталей из полимерных материалов» Заявка № 4641764 от 26 января 1989 г

16 Горобей Н Н, Петров В А , Савельев В Д Кинетика разогрева и долговечности эластометров при циклическом нагружении // Высокомолекулярные соединения - 1990 - Т 32А -№5 - С 955-960

17 Горобей Н Н , Князев С А , Корсуков В Е , Лукьяненко А С , Обидов Б А, Харциев В Е Самоподобие в структуре рельефа деформируемой поверхности Ge(lll) //Письма в ЖТФ - 2002 -Т28 -№1 - С 54-56

18 Горобей Н Н , Корсуков В Е , Лукьяненко А С , Назаров Р Р , Обидов Б А Диффузионное залечивание радиоционных дефектов на

поверхности Ge (111) в процессе ионной бомбардировки// Письма в ЖТФ - 2002 - Т 28 - № 7 - С 63-68

19 Бетехтин В И, Горобей Н Н , Корсуков В Е , Лукьяненко А С , Обидов Б А, Томилин А Н Особенности дефектообразования на деформируемой поверхности кремния // Письма в ЖТФ - 2002 -Т 28 - №1 -С 29-35

20 Betechtin VI, Gorobey N N , Korsukov V Е , Lukyanenko A S , Obidov В A Peculiarities if the defect formation on deformed Si(lll) surface // ProcedingsofSPIE, Alexander I.Melker Aditor, 2002 -V 5127 -P 242245

21 Chmel A , Gorobey Natalia, Lukyanenko A Fractal behavior of amorphous metal structure under the action of tensile stress // Journal of Non-Crystalline Solids - 2005 - V 351 -P 576-582

22 Горобей H H , Корсуков В E , Лукьяненко А С , Назаров P P , Обидов Б А Особенности структуры грани Ge (111) - 2x8, измеренные методом спектроскопии характеристических потерь энергии электронов//Письма в ЖТФ - 2003 -Т29 -№7 - С 33-37

23 Горобей Н Н , Корсуков В Е , Лукьяненко А С Энергетический критерий формирования рельефа деформируемой поверхности // Физика твердого тела - 2005 - Т 47 - № 6 - С 974-978

24 Горобей Н Н, Лукьяненко А С, Чмель А Е Самоподобная трансформация рельефа поверхности напряженной фольги из аморфного сплава // Журнал экспериментальной и теоретической физики -2005 - Т 128 -№3(9) - С 544-548

25 Gorobey N N, Lukyanenko A S Generation function method in the dynamics of an adiabatically loaded anharmonic oscillator // Procedings of SPIE, Alexander I Melker Aditor, 2007

Лицензия ЛР №020593 от 07 08 97

Подписано в печать 10 04 2007 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 2,0 Тираж 100 Заказ 1496Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , 29 Тел 550-40-14 Тел/факс 297-57-76

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНОМАЛЬНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В НЕОДНОРОДНЫХ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ СЛОЯХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

1.1 .«Гигантское» усиление комбинационного рассеяния света молекулами, адсорбированными на шероховатой металлической поверхности (обзор экспериментальных результатов)

1.2.Обзор теоретических исследований явления

1.3.Туннельные контакты обзор экспериментальных данных)

Экспериментальные результаты исследования топографии поверхностей полупроводников Ge(111), SV'(l 1l) и аморфного сплава Fe10Crl5Bl5 методом сканирующей туннельной микроскопии

4.3.Фрактальная структура деформационного поверхностного рельефа аморфного сплава на основе желееза Fe1QCrl5Bi5

4.4.Энергетическая трактовка образования деформационного поверхностного рельефа при упругом растяжении

Заключение и выводы к главе IV

ГЛАВА V. ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА КИНЕТИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА

ДЕФОРМИРУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

5.1. Физические механизмы образования деформационного поверхностного рельефа

5.2. Дислокационный вклад в процесс образования деформационного поверхностного рельефа

5.3. Ведущая роль поверхностной самодиффузии в процессе образования деформационного поверхностного рельефа

5.4. Термоактивированный характер кинетических процессов, ответственных за образование деформационного поверхностного рельефа

5.5. Метод производящей функции в динамике адиабатически нагруженного ангармонического осциллятора

Заключение и выводы к главе V

Выводы

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Темпы роста научно-технического прогресса во многом определяются успехами материаловедения, одной из центральных научных проблем которого в настоящее время является проблема влияния физико-химических свойств поверхности на функциональные характеристики электронных приборов, оптических устройств и деталей машин. Поэтому уровень наших знаний о структуре, составе и физических свойствах свободных поверхностей и поверхностей раздела, о процессах и явлениях, протекающих на этих поверхностях, обуславливает возможность успешного развития прикладных исследований по разработке новых материалов, созданию новых приборов, машин, механизмов и важнейших технологических процессов. Это, в свою очередь, решающим образом сказывается на развитии техники и цивилизации в целом. Практически любое воздействие исследователя, а также внешней среды на материал при его получении и обработке передается через свободную поверхность. Поэтому поверхностные слои во многих случаях определяют поведение и свойства всего объема материала, его эксплуатационные характеристики.

В последнее время исследования поверхности выделены в самостоятельное направление физики твердого тела и приобретают все большую актуальность. Это обусловлено также той ролью, которую играет поверхность в различных физико-химических и механических процессах таких, как трение, адсорбция и десорбция, эпитаксия, катализ и т.д. С развитием микроэлектроники и прогрессирующей миниатюризацией электронных приборов свойства поверхности являются по существу определяющими, поскольку существенные в этих случаях процессы протекают на поверхности полупроводниковых кристаллов или в переходных слоях гетероструктур.

В связи с этим, большое значение имеют не только электрические или оптико-электрические свойства поверхности, но также ее механические и прочностные свойства. Последние являются существенными с точки зрения устойчивости работы электронных приборов и оптических систем, особенно, в различных экстремальных условиях.

Свойства поверхности, в том числе физико-механические, важны сами по себе и в ряде случаев определяют соответствующие свойства образца в целом. Это очевидно в случае малых частиц и тонких пленок, когда такие важные физические характеристики, как теплоемкость и температура плавления, зависят от геометрических размеров образца. Оказывается, что даже механическая прочность массивных образцов зависит от состояния их поверхности.

Поверхность твердых тел играет существенную роль при их механическом разрушении. Сначала влияние поверхности объяснялось ее повышенной дефектностью, наличием на ней большой концентрации трещин, пустот и дислокационных скоплений технологического происхождения, изначально существующих на поверхности в силу ее наибольшей подверженности внешним воздействиям. Эти несовершенства рассматривались как концентраторы механических напряжений.

С появлением кинетической, термофлуктуационной концепции разрушения, основанной на учете теплового движения атомов, появилась возможность другой трактовки поверхностного эффекта в прочности. Наряду с обычным (концентрационным) представлением, в последнее время возникло предположение, что особая роль поверхности в прочности связана с особенностями ее атомного строения и атомной динамики.

Особенности геометрической поверхностной структуры и атомной динамики на поверхности, в конечном счете, обуславливают ее механические и прочностные свойства.

Сформулируем общий вывод, который можно сделать на основании многочисленных экспериментальных данных по прочности твердых тел. Поверхностные слои твердого тела являются менее прочными по сравнению с объемными слоями; они определяют прочностные свойства материала в целом и влияют на его долговечность под нагрузкой. Кроме того, процесс дефектообразования на поверхности нагруженного твердого тела протекает со скоростью, во много раз превышающей скорость этого процесса в объеме.

Все, что было сказано выше о механических и прочностных свойствах поверхности твердых тел и особенностях физических процессов, проходящих вблизи поверхности, можно распространить и на случай границ раздела в гетероструктурах. По этим причинам граница контакта во всех многослойных структурах тоже является объектом интенсивных экспериментальных и теоретических исследований.

Экспериментальные исследования последних 20 лет, которые подробно будут описаны в обзоре, показали, что совершенно уникальным объектом для изучения является шероховатая, «разрыхленная» поверхность. Она образуется в результате специальной предварительной обработки кристаллов. В качестве последней можно использовать либо электрохимическую обработку окислительно-восстановительными циклами «травления» в электрохимической ячейке, либо облучение молекулярными пучками, либо лазерное облучение, а также другие методы обработки, делающие поверхность сильно неоднородной.

Образование сильно шероховатой поверхности наблюдалось также для полупроводниковых кристаллов и других материалов при внешнем механическом нагружении.

С помощью метода сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) удалось проследить за динамикой процесса образования шероховатого поверхностного рельефа при механическом растяжении образцов, когда плоская поверхность покрывалась «буграми». Экспериментально изучался характер изменения формы и размеров шероховатого поверхностного рельефа в зависимости от времени нагружения и уровня механической нагрузки.

Во всех выше перечисленных случаях внешнее воздействие на кристаллы приводило к их разрушению с поверхности, что выражалось в виде формирования сильно неоднородного приповерхностного слоя. Изучение неоднородного приповерхностного или приграничного слоя, безусловно, привлекает к себе большой интерес. Существуют обоснованные аргументы в пользу того, что этот объект должен находится в центре пристального внимания научной общественности. Изложим эти аргументы.

Во-первых, представляет интерес изучение характера неоднородностей переходных слоев, образовавшихся при различных внешних воздействиях. Так, например, в случае механического растяжения полупроводниковых кристаллов и других материалов было замечено, что поверхностный рельеф приобретал фрактальную структуру. Образование крупномасштабного рельефа с нанометровыми размерами сопровождалось формированием мелкомасштабного рельефа с атомными размерами. При этом наблюдалось проявление эффектов самоподобия, когда формы разномасштабных рельефов были идентичными.

Физическая природа этого явления до конца еще не выяснена. Эти и другие принципиально новые свойства хаотически шероховатого поверхностного рельефа свидетельствуют о том, что мы имеем дело с уникальным объектом исследований.

Во-вторых, проводятся интенсивные исследования зависимости формы и размеров неоднородностей приповерхностных слоев от параметров внешних воздействий. Это интересно и с практической точки зрения. Если сделать процесс образования неоднородного поверхностного рельефа контролируемым, то раскрываются богатые возможности развития принципиально новых технологических процессов создания неоднородных приграничных переходных слоев. Однако для достижения заметного успеха в этом направлении, необходимо раскрыть физические механизмы, ответственные за формирования поверхностного рельефа, что и является одной из центральных задач физики поверхности.

К сильно неоднородным приповерхностным слоям можно отнести островковые металлические пленки, которые находятся в центре внимания и с точки зрения технологии их изготовления, и с точки зрения уникальности их физических свойств. В этом случае технология изготовления позволяет создавать неоднородный слой с контролируемой формой и размерами неоднородностей и, тем самым, делать процесс исследования физических свойств от внешних параметров неоднородности управляемым.

Интерес к сильно неоднородным приповерхностным слоям усилен еще тем, что для них были обнаружены аномальные оптические явления. Еще в начале XX века обратили внимание на это. Так, например, Р.В.Вуд обнаружил аномальное поглощение в оптическом диапазоне электромагнитных волн тонкими пленками щелочных металлов, которое он связал с их зернистой структурой.

Впоследствии теоретически изучалось влияние шероховатой граничной поверхности металлов на отражение, поглощение и упругой рассеяние электромагнитных волн, исследовалось взаимодействие электромагнитного излучения с поверхностными электромагнитными волнами и фотоэлектронная эмиссия металлов.

В 1974-76 гг. М.Флейшманом с сотрудниками было обнаружено «гигантское» усиление комбинационного рассеяния света молекулами пиридина, адсорбированными на серебряном электроде с шероховатой поверхностью. В иностранной литературе это явление получило название SERS (Surface Enhanced Raman Scattering). Усиление было примерно в 106 раз. Эффект усиления настолько значителен, что явление SERS находится в центре внимания до настоящего времени. Кроме того, на сильно неоднородной поверхности металла выявлено значительное усиление генерации второй гармоники. Позже аналогичные эффекты были обнаружены и для других неоднородных структур, в том числе и для многослойных систем с шероховатым рельефом границ раздела. До сих пор физическая природа этих ярких явлений до конца еще не выяснена.

Таким образом, многостороннее изучение неоднородных приповерхностных рельефов твердых тел, а также приграничных переходных слоев, образованных в зоне контакта, в гетероструктурах можно рассматривать как новое направление исследований в физике поверхности. Оно включает в себя изучение характера, формы и размеров неоднородности в зависимости от внешних воздействий, а также исследование оптических, электрических, механических и других физических свойств неоднородных переходных слоев.

Проблема изучения неоднородных приграничных переходных слоев состоит в ее многогранности. Здесь участвует множество физических процессов, идущих на разных пространственно-временных масштабах.

Поэтому, прежде всего, необходимо разграничить области решения задач и сосредоточить свое внимание только на некоторых из них.

Экспериментальные исследования структуры сильно шероховатой поверхности кристалла свидетельствуют о существовании трех пространственных масштабов, а, следовательно, и о трех возможных типах задач.

• Первая задача связана с образованием крупномасштабного рельефа с нанометровыми размерами (размеры неоднородностей составляют порядка нескольких десяток или сотен нанометров). Необходимо изучить зависимость характера, формы и размеров этого рельефа от параметров внешних воздействий, под действием которых он образовался; а также выяснить роль крупномасштабного рельефа при изменении оптических, электрических, механических и других физических свойств металлических и полупроводниковых кристаллов.

• Вторая задача связана с образованием мелкомасштабного рельефа с атомными размерами. Природа возникновения этого рельефа коренным образом отличается от природы возникновения крупномасштабного рельефа. Отличается и влияние его на физические свойства кристаллов. Тем не менее, экспериментально наблюдается тесная взаимосвязь между процессами, ответственными за образования поверхностного рельефа на разных пространственных уровнях. Она проявляется в самоподобном характере неоднородной структуры. Форма крупномасштабного рельефа отдаленно напоминает форму мелкомасштабного рельефа.

• В качестве третьей задачи можно назвать задачу изучения неоднородного переходного слоя на границе раздела двух кристаллов в гетероструктурах. Структурная неоднородность обусловлена тем, что при контакте возникают остаточные механические перенапряжения, приводящие к зарождению и перемещению точечных и линейных дефектов в переходном слое.

Это, в свою очередь, приводит к образованию новой приграничной структуры, отличной от структуры в объеме кристалла. Кроме того, на границе раздела из-за разных значений химических потенциалов кристаллов возникает неоднородное распределение электронной плотности, что приводит к оптической неоднородности переходного слоя. Толщина переходного слоя порядка дебаевского радиуса. При среднестатистических значениях физических параметров полупроводника толщина составляет порядка нескольких десятков нанометров.

Основная цель диссертационной работы состоит в разработке эффективной модели оптически сильно неоднородного приграничного переходного слоя и изучении в рамках этой модели линейных и нелинейных оптических, а также фотоэлектрических свойств контактов металл - полупроводник. Целью работы является исследования влияния внешней механической нагрузки на процесс образования неоднородного приповерхностного рельефа металлов и полупроводников, выявление характера неоднородностей и механизмов формирования деформационного рельефа поверхности.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи.

• Разработана теоретическая модель, описывающая оптически неоднородные приповерхностные слои металлов и полупроводников, а также переходный слой границы металл-полупроводник.

• В рамках предложенной модели проведено теоретическое исследование линейных и нелинейных оптических, а также фотоэлектрических свойств контактов металл - полупроводник.

• Проведен статистический анализ деформационного рельефа, который образуется на поверхности твердых тел при их механическом нагружении. В рамках энергетического баланса рассмотрен процесс формирования деформационного рельефа.

• Проанализированы различные механизмы формирования деформационного рельефа и существенные факторы, влияющие на кинетику этого процесса. В качестве одного из существенных факторов рассматривается повышенный (в сравнении с объемом) ангармонизм межатомного взаимодействия на поверхности.

• С использованием метода производящей функции получены временные зависимости динамических параметров возбужденного ангармонического осциллятора в процессе его механического нагружения.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Предложена модель оптически сильно неоднородного переходного слоя для описания зоны контакта металл-полупроводник, в котором происходит усиление электрического поля падающей на контакт электромагнитной волны. В рамках этой модели рассмотрена электродинамическая задача о комбинационном рассеянии (КР) света локальными модами примесных центров переходного слоя. Показано, что при некоторых условиях возможно значительное нерезонансное усиление КР света.

2. Предложен новый метод зондирования примесного состава приграничного переходного слоя контакта кристаллов, основанный на установленной зависимости распределения свободных электронов от внешнего электрического напряжения, приложенного к исследуемому контакту.

3. Обнаружено усиление генерации второй гармоники для оптически сильно неоднородного переходного слоя. Показано, что при выполнении условия пространственного синхронизма коэффициент усиления становится порядка ~ 104.

4. Показано, что поверхностный поляритон, возбуждаемый на гофрированной границе вакуум - металл, приводит к усилению фотоответа полупроводника в гетероструктуре: вакуум -металлический слой - полупроводник.

5. Обнаружена фрактальная структура деформационного рельефа на поверхности фольги из сплава на основе железа Fe70Crl5Bl5, образовавшегося при внешнем механическом нагружении. Найдена зависимость фрактальной размерности от величины механической нагрузки и от времени нагружения.

6. В рамках энергетического подхода к изучению процесса образования деформационного рельефа найдены характерные геометрические размеры шероховатостей. Проанализирована их зависимость от величины механического напряжения.

7. Показано, что кинетический процесс, ответственный за образование поверхностного рельефа, имеет термоактированный характер. Разработана теоретическая модель, которая в рамках диффузионной модели Крамерса позволяет найти полный спектр времен релаксации. Анализ максимального времени релаксации, лимитирующего процесс, приводит к выводу о том, что его скорость определяется ангармоничностью межатомного взаимодействия.

8. Предложен метод производящих функций для изучения поведения ангармонического осциллятора (межатомной связи, рассматриваемой в ангармоническом приближении), находящегося под действием внешнего механического растяжения. Найдены средние динамические величины, отвечающие за скорость кинетических процессов.

Научная и практическая значимость работы.

Научная ценность работы состоит в том, что раскрыта физическая природа усиления линейных и нелинейных оптических эффектов в неоднородных приграничных переходных слоях, которые образуются в зоне контакта металл - полупроводник. При определенных условиях в переходном слое обнаружено образование пространственной области возрастания поля электромагнитной волны, приводящего к существенному усилению генерации второй гармоники и комбинационного рассеяния света примесными центрами, находящимися в области неоднородного слоя. Теоретически исследовано влияние внешней механической нагрузки на динамику формирования и изменения поверхностного рельефа металлических и полупроводниковых кристаллов при их механическом нагружении. Обнаружено образование фрактальной структуры деформационного рельефа. В рамках энергетического и кинетического подходов раскрыта физическая природа процессов и механизмов, ответственных за его образование. Проведенные теоретические исследования приповерхностной области кристаллов в условиях механического нагружения позволяют получить целостную физическую картину процессов дефектообразования и разрушения на механически нагруженной поверхности кристаллов.

Практическая значимость работы заключается в следующем. Теоретические результаты по обнаружению усиления оптических эффектов являются теоретической базой для создания приборов нового поколения по диагностике дефектной структуры как свободной поверхности твердых тел, так и границ раздела в гетероструктурах.

Обнаруженный эффект усиления электрического поля лег в основу нового неразрушающего способа определения примесного состава приповерхностного слоя материала, защищенного авторским свидетельством. Теоретический анализ влияния поля поверхностного поляритона в системе диэлектрик - металл - полупроводник на фотоответ полупроводника использовались экспериментаторами ФТИ им.А.Ф.Иоффе для повышения селективной чувствительности фотодиодов.

Результаты же, полученные при изучении характера и физических механизмов образования деформационного рельефа на поверхности металлов и полупроводников при их механическом нагружении, позволяют создать теоретическую базу для повышения устойчивости работы электронных и оптических приборов, прогнозирования их долговечности в процессе эксплуатации. Теоретические прогнозы по повышению прочности деталей машин в процессе их эксплуатации оправдались при экспериментальных испытаниях, проведенных в лабораториях механико-машиностроительного факультета СПбГПУ.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Разработана эффективная модель оптически неоднородного приграничного слоя, в рамках которой обнаружен эффект увеличения на несколько порядков поперечного сечения комбинационного рассеяния света примесными центрами, находящимися в зоне контакта металл-полупроводник. Эффект обусловлен усилением электрического поля в области с сильно неоднородным профилем диэлектрической функции.

2. Предложен новый неразрутающий метод зондирования примесного состава переходного слоя непосредственно в объеме исследуемого контакта, в основу которого положена установленная зависимость распределения свободных электронов в зоне контакта от внешнего электрического напряжения.

3. Обнаружен эффект усиления генерации второй гармоники в оптически сильно неоднородном приграничном переходном слое конечной ширины.

4. Показано, что возбуждение поверхностного поляритона на границе вакуума с металлом в трехслойной структуре: вакуум - металл -полупроводник с гофрированным рельефом границ раздела приводит к усилению фотоответа полупроводника.

5. Деформационный рельеф поверхности фольги из аморфного сплава Fe70Cr15S15, возникающий в результате латерального механического растяжения образца, имеет фрактальную структуру. Фрактальная размерность деформационного рельефа растет с увеличением механической нагрузки и времени нагружения.

6. Формирование деформационного рельефа является следствием понижения энергии упруго деформированного поверхностного слоя. В рамках энергетического подхода установлена зависимость геометрических размеров деформационного рельефа от величины латерального механического напряжения.

7. Предложена обобщенная модель термоактивационного процесса, основанная на нестационарном уравнении Крамерса, описывающая кинетический процесс формирования деформационного рельефа.

8. С использованием метода производящей функции изучена кинетика энергетических характеристик ангармонического осциллятора при нестационарном адиабатическом нагружении. Обнаружено понижение энергии осциллятора с увеличением растягивающей нагрузки.

Основные выводы по главе Y можно сформулировать следующим образом.

1. Поверхностная самодиффузия является основным физических механизмом, ответственным за образование гомогенного шероховатого рельефа на поверхности полупроводников Ge и Si, а также аморфного сплава на основе железа Fe10Crl5Bl5 при внешнем механическом нагружении.

2. Образование крупномасштабных дефектов на поверхности происходит с участием одиночных дислокаций или коллективов дислокаций.

3. Кинетические процессы, ответственные за образование деформационного поверхностного рельефа, носят термоактивированный характер и связаны с разрывом межатомных связей.

4. В рамках теории Крамерса, рассматривающей кинетику термоактивированного возбуждения химических связей как диффузионный процесс в энергетическом пространстве, найдено характерное время, за которое происходит переход из одного метастабильного состояния в другое более энергетически выгодное состояние. Это время описывается аррениусовской зависимостью (5.4.27), а величина определяется энергией активации Е* и предэкспоненциальным множителем г0.

5. Показано, что энергия активация Е* и предэкспоненциальный множитель г0 зависят от ангармонических свойств межатомных связей в твердом теле.

220

6. Методом производящей функции найдены динамические средние ангармонического осциллятора: (х),(х2^ и т.д., а также его кинетическая энергия (К).

7. Показано, что на поверхности кинетические процессы идут предпочтительней, чем в объеме, поскольку на поверхности ангармонические свойства межатомных связей усилены.

1. Разработана эффективная модель оптически неоднородного переходного слоя нанометрической толщины, который образуется в зоне контакта металл - полупроводник. Исследована зависимость характера неоднородности от физических свойств (работы выхода и концентрации свободных электронов) материалов, приводящих в контакт, и внешнего электрического напряжения, приложенного к данному контакту. Найдены условия, при которых реальная часть высокочастотной диэлектрической проницаемости обращается в нуль, и переходной слой становится сильно неоднородным.

2. Исследовано распространение электромагнитной волны, падающей на контакт со стороны прозрачной среды, в оптически сильно неоднородном переходном слое. Показано, что в пространственной области (особой точке), где реальная часть диэлектрической проницаемости обращается в нуль, происходит усиление электрического поля.

3. Рассмотрено комбинационное рассеяние (КР) света локальными модами примесных центров, находящихся внутри переходного слоя. В рамках классической электродинамики найдена интенсивность рассеянной волны. Вычислен и оценен коэффициент усиления КР света. Показано, что усиление происходит в 102 -И О4 раз.

4. Предложен новый неразрушающий способ определения примесного состава приграничного неоднородного слоя материала путем освещения границы раздела двух сред Р-поляризованным светом и измерения усиленного спектра КР света.

5. Изучено явление усиления генерации второй гармоники, обусловленное неоднородностью оптически сильно неоднородного переходного слоя. Найдены условия пространственного синхронизма, когда происходит усиление второй гармоники по сравнению со случаем резкой границы в 103 -И О5 раз.

6. Исследовано влияние поля поверхностного поляритона, возбуждаемого на гофрированной границе вакуум - металлический слой, на фотоответ полупроводника в гетероструктуре вакуум -металлический слой - полупроводник. Установлена зависимость усиления фотоответа, обусловленного возбуждением поверхностного поляритона, от толщины металлического слоя.

7. Предложен метод статистического исследования фрактальной структуры деформационного рельефа на поверхности фольги из сплава на основе железа Fe10Crl5Bl5, образовавшегося при внешнем механическом нагружении.

Он позволил установить

• факт существования изначально фрактальной структуры на поверхности фольги из сплава на основе железа Fe10Crl}Bxs, что связано с неравновесными условиями его образования;

• факт роста фрактальной размерности с увеличением уровня механической нагрузки и со временем нагружения.

8. В рамках энергетического баланса между степенью понижения упругой энергии элементов шероховатости и степенью повышения поверхностной энергии, связанной с увеличением площади поверхности, получен оптимальный масштаб шероховатости, для которого реализуется условие минимума энергии поверхностного слоя. Найдена его зависимость от уровня механической нагрузки.

9. Показано, что релаксационный процесс, ответственный за образование поверхностного рельефа, имеет термоактированный характер. Разработана теоретическая модель, которая в рамках диффузионной модели Крамерса позволяет рассмотреть термоактивированный распад межатомных связей для неравновесных условий (например, при внешнем механическом воздействии). Найден полный спектр собственных значений и собственных функций уравнения Крамерса. Вычислена скорость «распада» стационарного состояния системы и установлена ее зависимость от основных параметров. Она имеет аррениусовский характер с предэкспонентой, пропорциональной константе взаимодействия системы с «термостатом». В применении к задаче трансформации поверхности эта константа оказывается пропорциональной ангармонизму потенциала межатомного взаимодействия.

224

10. Предложен метод производящих функций для изучения поведения ангармонического осциллятора (межатомной связи, рассматриваемой в ангармоническом приближении), находящегося во внешнем нестационарном силовом поле. Вычислены средние по времени динамические переменные осциллятора. Установлено, что энергия возбуждения ангармонического осциллятора уменьшается при его растяжении, что экспериментально подтверждается экспериментами по термоупругому эффекту и подтверждает ранее полученный результат. Этот эффект пропорционален параметру ангармонизма.

Заключение и выводы по главе V

В заключение обсудим еще один экспериментально наблюдаемый эффект, связанный с обратимостью процесса образования деформационного рельефа. Экспериментальные исследования показали, что при снятии механической нагрузки поверхность приобретала шероховатый рельеф исходного (ненагруженного) образца. Этот эффект можно объяснить следующим образом. При механическом нагружении вблизи концентраторов упругой деформации напряжение сильно возрастает и инициирует кинетическое процессы пластической деформации, которые приводят к релаксации упругих перенапряжений. При снятии нагрузки возникают перенапряжения другого знака, которые инициируют кинетические процессы, протекающие в обратном направлении.

В результате релаксации восстанавливается первоначальный поверхностный рельеф. Релаксационные процессы связаны с перемещением дислокаций, точечных дефектов (диффузией) и других дефектов кристаллической решетки. Роль релаксационных процессов при деформировании и разрушении твердых тел велика [153-158]. Более того, в некоторых случаях большой вклад дают коллективные эффекты дефектов, приводящие к пластическим неустойчивостям [236,237]. Выше описанные релаксационные процессы протекают на поверхности предпочтительней, поскольку межатомные связи ослаблены. Ослабление сил межатомного взаимодействия обусловлено усилением ангармонизма на поверхности.

1. Beaglehole D., Hunderi O. Study of the interaction of light with rough metal surfaces. I. Experiment // Physical Review B. 1970. - V.2. - P.309.

2. Hundari O., Deaglehole D. Study of the interaction of light with rough metal surfaces. II. Theory // Physical Review B. 1970. - V.2 - P.321.

3. Endriz J.G., Spicer W.E. Study of aluminum films.II. Photoemission studies of surface-plasmon oscillations on controlled-roughness films // Physical Review B. 1971. - V.4. - P.4159.

4. Rudnick J., Stern E.A. Second harmonic radiation from a metal surface / J.Rudnick // proceedings of the First Taormina Research Conference on the Structure of Matter, E.Burstein and F. De Martini, eds. Pergamon Press, New York, 1974.-P.329.

5. Fleischmann M., Hendra P.J., McQuillan A.J. Raman spectra of pyridin adsorbed at a silver electrode // Chem. Phys. Lett. 1974. - V.26. - P.l63.

6. Fleischmann M., Hendra P.J., McQuillan A.J., Paul R.L., Reid E.S. Raman spectroscopy at electrod electrolyte interfaces // Journal Raman spectroscopy. - 1976. - V.4. - P.269.

7. Jeanmaire D.L., Van Duyne R.P. Surface Raman spectroelectrochemistry. Part I. Heterocyclic, aromatic and aliphatic amines adsorbed on the anodized silver electrode // Journal Electroanalytical Chemistry. 1977. -V.84.-P.1.

8. Albrecht M.G., Creighton J.A. Anomalously intense Raman spectra of pyridine at a silver electrode // Journal Amer.Chem.Soc. 1977. - V.99. -P.5215.

9. Гигантское комбинационное рассеяние: монография / под ред. Р.Ченга и Т.Фуртака. М.: Мир, 1984. - 408 с.

10. Поверхностные поляритоны. Электромагнитные волны на поверхностях и границах раздела сред: монография / под ред. В.М.Аграновича и Д.Л.Миллса.-М.: Наука, 1985. 528 с.

11. Fleischmann М., Hendra P.J., McQuillan A.J. Raman spectra from electrode surfaces // Journal Chem.Soc.Chem.Commun. 1973. - P.80.

12. Reid E.S., Cooney R.P., Hendra P.J., Fleischmann M. A Raman spectroscopic study of corrosion of lead electrodes in aqueous chloride media // Journal Electroanalytical Chemistry. 1977. - V.80. - P.405.

13. Thibeau R.J., Brown C.W., Goldfarb A.Z. Infrared and Raman-spectroscohy of aqueous corrosive films on lead in ОД M solution // Journal Electrochem.Soc. 1980. - V.127. - P.37.

14. Fleischmann M., Robinson J., Waser R. An electrochemical study of the adsorption of pyridine and chloride ions on smooth and roughened silver surfaces // Journal Electroanalytical Chemistry. 1981. - V.l 17. - P.257.

15. Кособукин В.А. Коллективные эффекты в усилении внешнего электрического поля на поверхности металлов // Известия АН СССР, серия физическая. 1985. - Т.49. - №6. - С.1111-1112.

16. Furtak Т.Е, Trott G., Loo В.Н. Enhanced light scattering from the metal/solution interface: Chemical origins // Surface Science. 1980. -V.101. -P.374.

17. Fleischmann M., Hendra P.J., Hill I.R., Pemble M.E. Enhanced Raman spectra from species formed by the coadsorption of halide ions and water molecules on silver electrodes // Journal Electroanalytical Chemistry. -1981.-V.117.-P.243.

18. Cooney R.P., Fleischmann M., Hendra P.J. Raman spectrum of carbon monoxide on a platinum electrode surface // Journal Chem.Soc.Chem.Commun. 1977. - P. 235.

19. Rowe J.E., Shank C.V., Zwemer D.A., Murray C.A. Ultrahigh vacuum studies enhanced Raman scattering from pyridine on Ag surfaces // Physical Review Letters. - 1980. - V.44. - P. 1770.

20. Zwemer D.A., Shank C.V., Rowe J.E. Surface enhanced Raman scattering as a function of molecule - surface separation // Chem. Phys. Lett. - 1980. -V.73.-P. 201.

21. Seki H., Philpott M.R. Surface enhanced Raman scattering by pyridine on silver island films in ultrahigh vacuum // Journal Chemical Physics. -1980. - V. 73. - P.5376.

22. DiLella D.P., Gohin A., Lipson R.H., Moshovits M. Enhanced Raman spectroscopy of CO adsorbed on vapor deposited silver // Journal Chemical Physics. -1981. - V. 73. - P.4292.

23. Creighton J.A., Blatchford C.G., Albrecht M.G. Plasma resonance enhancement of Raman scattering by pyridine adsorbed on a silver or gold particles of size comparable to the extinction wavelength // Journal Chem.Soc.Faraday II. 1979. - V.75. - P. 790.

24. Chen C.Y., Burstein E. Giant Raman scattering by molecules at metal island films // Physical Review Letters. 1980. - V.45. - P. 1287.

25. Jha S.S., Kirtley J.R., Tsang J.R. Raman scattering from molecules adsorbed on a metal grating // Physical Review B. 1980. - V.22. - P. 3973.

26. Billmann J., Kovacs G., Otto A. Enhanced Raman effect from cyanide adsorbed on a silver electrod // Surface Science. 1980. - V.92. - P. 153.

27. Wang D.-S., Chew H., Kerker M. Enhanced Raman scattering at the surface (SERS) of a spherical particle // Appl.Opt. 1980. - V.19 - P.2256.

28. Kerker M., Wang D.-S., Chew H. Surface enhanced Raman scattering (SERS) by molecules adsorbed at spherical particle // Appl.Opt. - 1980. -V.19 -P.4159.

29. Gersten J.I. The effect of surface roughness on surface enhanced Raman scattering // Journal Chemical Physics. 1980. - V. 72. - P.5779.

30. Gersten J.I. Rayleigh, Mie and Raman scattering by molecules on rough surface // Journal Chemical Physics. 1980. - V. 72. - P.5780.

31. Gersten J.I., Nitzan A. Electromagnetic theory of enhanced Raman scattering by molecules adsorbed on rough surfaces // Journal Chemical Physics. 1981. - V. 73. - P.3023.

32. Tsang J.C., Kirtley J.R. Anomalous surface enhanced molecular Raman scattering from inelastic tunneling spectroscopy junctions // Solid State Comm. 1979. - V.30. - P.617.

33. Tsang J.C, Kirtley J.R., Bradley J.A. Surface enhanced Raman scattering and surface plasmons // Physical Review Letters. 1979. - V.43. - P. 772.

34. Tsang J.C., Kirtley J.R., Theis T.N. Surface plasmon polariton contributions to stokes emission from molecular monolayers on periodic Ag surfaces // Solid State Comm. 1980. - V.35. - P.667.

35. Hansman P.K. Inelastic electron tunneling // Physical Letters C. 1977. -V.30. - P.145.43 .Кондратенко A.H. Плазменные волноводы: монография /А.Н.Кондратенко. М.: Атомиздат, 1976.

36. Пилия А.Д. // Журнал технической физики. 1966. - Т.36. - С.2195.

37. Будников В.Н., Новик К.М., Варфоломеев В.И., Пилия А.Д. // Физика плазмы. 1980. - Т.6. - С. 1050.

38. Pinczuk A., Worlock J.M. // Surface Science. 1982. - V.l 13. - P.69.

39. Tsang J.C., Rirtley G.R., Nheis T.N., Iha S.S. // Physical Review B. -1982.- V.25.-P. 5070.

40. Weaver M.J., Bars F., Gordon J.G., Philpoyy M.R. // Surface Science. -1982.-V. 125. -P.409.

41. Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов: монография / Г.Е.Пикус. М.: 1965. - 448 с.

42. Горобей Н.Н., Ипатова И.П., Субашиев А.В. Электромодуляционные эффекты в рассеянии света в переходном неоднородном слое на границе металл полупроводник // Физика и техника полупроводников. - 1984. - Т.18. - С.485.

43. Горобей Н.Н., Ипатова И.П., Субашиев А.В. Способ определения примесного состава приповерхностного слоя материала: авт.свид. №1157988. Приоритет изобретения от 31.08.1983.52.Forsterling К. 1949.

44. Ландау Л.Д, Лившиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Серия «Теоретическая физика». Т.VII: учебник / Л.Д.Ландау. М.: Наука, 1982.-624 с.54.Гильденбург В.Б. 1963.

45. Горобей Н.Н., Ипатова И.П., Субашиев А.В. Электромагнитная теория гигантского усиления комбинационного рассеяния света адсорбированными молекулами // Письма в ЖЭТФ. 1981. - Т.34. -С. 157.

46. Горобей Н.Н., Ипатова И.П., Субашиев А.В. Электромагнитная теория гигантского усиления комбинационного усиления света адсорбированными молекулами // Всесоюзная школа по физике, химии и механике поверхности: тез.докл. -Черноголовка, ИФТТ, 1981. С.40.

47. Горобей Н.Н., Ипатова И.П., Субашиев А.В. Гигантское усиление комбинационного рассеяния света и генерация второй гармоники в неоднородном слое // XI Всесоюзная конференция по когерентной и нелинейной оптике: Ереван, 1982. С.64-66.

48. Горобей Н.Н., Ипатова И.П., Субашиев А.В. Электромодуляционные эффекты в рассеянии света молекулами переходного поверхностного слоя // Всесоюзная школа по физике, химии и механике поверхности: тез.докл. Черноголовка, ИФТТ, 1983. - С.74.

49. Armstrong J.A., Bloembergen N., Ducuing J., Pershan P.S. Interaction between light waves in a nonlinear dielectric // Physical Review. 1962. -V.127.-P.1918.

50. Бломберген Н. Нелинейная оптика: монография / Н.Бломберген. М.: Мир, 1966.

51. Bloembergen N., Chang R.K., Jha S.S., Lee C.B. Optical second harmonic generation in reflection from media with inversion symmetry // Physical Review. 1968.-V. 174.-P.813.

52. Chen C.K, A.R. de Castro, Shen Y.R. Surface enhanced second harmonic generation // Physical Review Letters. 1981. - V.46. - P. 145.

53. Simon H.J., Mitchell D.E., Watson J.G. Optical second harmonic generation with surface plasmons in silver films // Physical Review Letters. 1974. - V.33. - P. 1531.

54. Wokaun A., Bergman J.G., Heritage J.P., A.M.Glass, Liao P.F., D.H.Olson. Surface second harmonic generation from metal island films and microlithographic structures// Physical Review B. 1984. - V.28.

55. Chen C.K., Heinz T.F., D.Ricard, Y.R.Shen. Detection of molecular monolayrs by optical second harmonic generation // Physical Review Letters. 1981. - V.46. - P. 1010.

56. Rudnick G., Stern E.A. // Physical Review B. 1971. - V.4. - P.4274.

57. Ерохин H.C., Захаров B.E., Моисеев C.C. // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1969. - Т.56. - С. 179.

58. Maaswinkel A.G.M. // Optical Communication. 1980. - V.35. - Р.236.

59. Fischer В., Marshall N., Queisser H.J. If Surface Science. 1973. - V.34. -P.50.

60. Beaglehole D. // Physical Review Letters. 1969. - V.22. - P.706.

61. Борн M., Вольф Э. Основы оптики: монография / М.Борн. М.:1. Физматизд, 1970.

62. Otto A. The surface polariton resonance in attenuated total reflection // In: Polariton. Proc. 1st Taormina Conf.Structure Matter. N.Y.: Pergamon press., 1974.-P. 117.

63. Bryksin V.V., Gerbstein Yu.M., Mirlin D.N. // Phys.Status Solidi (b). -1972.-V.51.-P.901.

64. Харрик H. Спектроскопия внутреннего отражения: монография / Н.Харрик. М.: Мир, 1970.

65. Жижин Г.Н., Москалева М.А., Назин В.Г., Яковлев В.А. // Физика твердого тела. 1974. - Т. 16. - С.1402.

66. Жижин Г.Н., Капуста О.И., Москалева М.А., Яковлев В.А.// Физика твердого тела. 1975. - Т. 17. - С.2008.

67. Жижин Г.Н., Москалева М.А., Назин В.Г., Яковлев В.А. // Физика твердого тела. 1977. - Т. 19. - С.2309.

68. Яковлев В.А., Жижин Г.Н., Москалева М.А., Назин В.Г. Спектроскопия молекул и кристаллов: монография / В.А. Яковлев. -Киев: Наукова Думка, 1978. С. 82.

69. Begley D.L., Alexander R.W., Ward С.А., Bell R.J.// Surface Science. -1979.-V.81.-P.238.

70. Bryan D.A., Bryan D.A., Alexander R.W. et. al. // Surface Science. 1976. - V.60. - P.99.

71. Chabal Y.L., Sievers A.J. // Appl.Phys.Letters. 1978. - V.32. - P.90.

72. Жижин Г.Н., Москалева M.A., Шомина E.B., Яковлев В.А.// Оптика и спектроскопия. 1980. - Т.49. - С. 1086.

73. Агранович В.М. // Успехи физических наук. 1975. - Т.115. - С.199.

74. Furtak Т.Е., Kester J. Do metal alloys work as substrates for surface enhanced Raman spectroscopy //Physical Review Letters. 1980. - V.45. -P. 1652.

75. Tsang J.C., Jha S.S., Kirtley J.R. Dependance of surface enhanced Raman scattering from Ag-Pd alloys on substrate dielectric functions // Physical Review Letters. 1981. - V.46. - P.1044.

76. Liao P.F., Bergman J.G., Chemla D.S., Wokaun A., Melngailis J., Hawryluk A.M, Economou N.P. Surface enhanced Raman scattering from microlithographic silver particle surface // Chem.Phys.Letters. 1986.

77. Flanders D.C. Replication of П5А lines and spaces in polymethylmethacrylate using X-ray lithography // Appl.Phys.Letters. -1980.-V.36.-P.93.

78. Lehmann H.W., Widner R. Fabrication of deep square wave structures with micron dimensions by reactive sputter etching // Appl.Phys.Letters. 1978. -V.32.-P.163.

79. Беляков JI.B., Горячев Д.Н., Сресели O.M., Ярошецкий И.Д. // Письма вЖТФ.- 1985.-T.il.-С.1162.

80. Berthold К., Beinstingl W., Berger R., Gornik E. // Appl.Phys.Letters. -1986. V.48. - P. 526.

81. Berthold K., Hopfel R.A., Gornik E. // Appl.Phys.Letters. 1985. - V.46. -P. 628.

82. Fergusson P., Wallis R., Chauvet G.// Surface Science. 1979. - V.82. -P.255.

83. Емельянов В.И., Семиногов B.H., Соколов В.И. // Квантовая электроника. 1987. - Т. 14. - С.ЗЗ.

84. Johnson Р.В., Christy R.W. // Physical Review В. 1972. - V.6. - P.4370.

85. Aspnes.D.E., Stodna АЛЛ Physical Review B. 1983. - V.27. - P.983.

86. Беляков JI.B., Горячев Д.Н., Парицкий Л.Г., Сресели O.M. // Физика и техника полупроводников. 1976. - Т. 10. - С.1603.

87. Theeten J., L.Dobrzynski L. Simple calculations of the mean-square displacements of bulk and surface atoms of diamond-structure crystals // Physical Review B. 1972. - V.5. - №4. - P.1529-1534.

88. Allen R.E. Thermal expansion at a surface // Journal Vacum Science and Technology. 1972. - V. 9. - №2. - P. 934-935.

89. Dobrzynski L., Maradudin A.A. Thermal expansion of a crystall surface // Physical Review B. 1973. - V.7. -№7. - P.1207-1223.

90. Durbin S.M., Berman L.E., Batterman B.V., Blakely J.M. Measurement of Si(\ 11)contraction // Physical Review Letters. 1986. - V.56. - №3. - P.236-239.

91. Morrisson J., Jaros M., Wong K.B. Strain induced electron states mSi015Ge0 25(Si/Si05Ge05) (OOl)superlattices // Journal Phys. C. - 1982.1. V.19. №2. ~ P.L239- L245.

92. Wolf D.E., Griffiths R.B., Tang L. Surface stress and surface tension for solid-vapor interface // Surf. Sci. 1985. - V.162. - №1/3. - P.l 14-119.

93. Barla K., Herino G., Bomchil G. Stress in oxidized porous silicon layers //J.Appl.Phys. 1988. - V.59. - №2. - P.439-441.

94. Friedrich C. Surface charges induced by mechanical stresses in Si -Si02 interface // Solid State Electr. 1971. - V. 14. - P.639-641.

95. Gossman H.-J., Bean H.-J., Feldman L.C., McRae E.G. 7x7 reconstruction of Ge( 111) surface under compressive strain // Physical Revier Letters. 1985. - V.55. - №10. - P.l 106-1109.

96. Pearson E., Haliciogli Т., Tiller W.A. The effect of surface stress on the reconstruction of 5/(111) surface // Surface Science. 1986. - V.168. - №1. -P. 46-51.

97. Эдельман Ф.Л. Структура компонент БИС: монография / -Новосибирск: СО АН СССР, 1980. 256 с.

98. Fonach S. J. Effects of stress on MOS-structures // J. Appl. Phys. 1973. . v.44. -№10. - P.4607-4615.

99. Giber J., Deak P., Marton D. The mechanical stresses and deriving from molecular fitting on the Si -Si02 interface and its effect upon thedevelopment and distribution of vacancies // Phys.Stat.Sol.(b). 1977. -V.79. - P. k89-k93.

100. Каделаки T.C., Синица С.П., Эдельман Ф.Л. МДП-структура под действием механических напряжений // Микроэлектроника. -1973. -Т.2. №3. - С.259-261.

101. Корсуков В.Е., Князев С.А., Лукьяненко А.С., Назаров P.P., Патриевский П.В., Шерматов М. Трансформация поверхности Ge{\ 11) во внешнем механическом поле II Физика твердого тела. 1988. - Т.30. - №8. -С.2380-2386.

102. Корсуков В.Е., Назаров P.P., Патриевский П.В. Влияние упругой деформации Si и Ge на вторичные электронные спектры поверхности // Всесоюзная школа по физике поверхности: тез.докл. Карпаты, 1986.

103. Корсуков В.Е., Лукьяненко А.С., Назаров P.P., Патриевский П.В. Чивыксин Я.В. Изучение деформации поверхности Ge(lll)nofl действием внешней нагрузки методами ХПЭЭ и МДЭ // Поверхность. Физика, химия, механика. 1988. - №2. - С.69-76.

104. Корсуков В.Е., Лукьяненко А.С., Назаров P.P., Бакулин Е.В. и др. Разупорядочение поверхностного слоя Ge(111)и 5/(111)под действием механической нагрузки // Дисклинации и ротационная деформация твердых тел: сб.науч.раб. Ленинград: 1988, с 114-123.

105. Нестеренко Б.А., Бровий А.В., Мазниченко А.Ф., Казакова Н.А. О структуре свободной грани (110) кремния // Поверхность. Физика, химия, механика. 1987. - №7. - С. 143-145.

106. Нестеренко Б.А., Снитко О.В. Исследование атомарно-чистой поверхности германия // Физика твердого тела. 1964. - Т.6. - №10. -С.2913-2918.

107. Нестеренко Б.А., Снитко О.В. Исследование атомарно-чистой поверхности германия // Украинский физический журнал. 1967. -Т. 12. - №4. - С.586-592.

108. Лукьяненко, А.С. Влияние механической нагрузки и температуры на структуру и атомную динамику граней (l 11) германия и алюминия: дисс. канд. физ.-мат. наук: 01.04.07/ Ленинград, 1987.

109. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch., Vebel E. Appl. Phys. Lett. // 1982. -V.40. - P.178-180.

110. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch., Vebel E. // Phys. Lett. B. 1982. -V.49. - P.57-61.

111. Duke C.B. Tunneling in solids / N.-Y.: Academic Press. 1969. - 455 p.

112. Burstein E., Lunquist S. Tunneling Phenomena in Solids / N.-Y.: Plenum. 1969. - P. 368.

113. Lee van de Leemput, E. van Kempen // Rep. Progr. 1992. - V.55. -P.l 165-1240.

114. Журков C.H., Корсуков B.E., Лукьяненко A.C., Обидов Б.А., Светлов В.Н., Смирнов А.П. Трансформация механически нагруженной поверхности Ge(111) // Письма в ЖЭТФ. 1990. - Т.51. -№6 - С. 324-326.

115. Корсуков В.Е., Лукьяненко А.С., Обидов Б.А., Светлов В.Н., Трансформация механически нагруженной поверхности FenCrlsBl5 //

116. Письма в ЖЭТФ. 1992. - Т.55. - №10. - С.595-597.

117. Корсуков В.Е., Лукьяненко А.С., Обидов Б.А., Светлов В.Н., Степин В.Е. Рост шероховатости на поверхности фольги из аморфного сплава Fe10Crl5Bl5 как отклик на растягивающую нагрузку // Письма в

118. ЖЭТФ. 1993. - Т.57. - №6. - С. 343-345.

119. Korsukov V., Lukyanenko A., Obidov В. Formation of nanoscale structures on the Ge(111) surface under mechanical loading // Surface Rev.and Lett. 1998. - №5. P. 37.

120. Горобей Н.Н., Князев С.А., Корсуков В.Е., Лукьяненко А.С., Обидов Б.А., Харциев В.Е. Самоподобие в структуре рельефа деформируемой поверхности Ge{111) //Письма в ЖТФ. 2002. - Т.28. -№1. - С.54-59.

121. Хенцлер М. Электронная дифракция и дефекты поверхности // Применение электронной микроскопии для анализа поверхности: сб.науч.работ. Рига: Зинатне, 1980. - С. 153-194.

122. Лексовский A.M., Виноградов А.Ю. Бернштейн В.А. и др. // XI Всесоюзная конференция по прочности и пластичности: тез.докл. -Куйбышев, 1986. -С.41.

123. Snyder C.W., Orr B.G., Kessler D., Sander L.M. // Phys.Rev.Lett. -1991.-V.66.-P.3032.

124. Van der Merwe J.H. // J.Appl.Phys. 1963. - V.34. - P.l 17.

125. Корсуков В.Е, Князев C.A., Лукьяненко А.С., Назаров P.P., Обидов Б.А., Степин Е.В., Светлов В.Н. Зарождение разрушения в поверхностных слоях Ge и Sill Физика твердого тела. 1996. - Т.38. -№1. - С.113-121.

126. Корсуков В.Е, Князев С.А., Лукьяненко А.С., Обидов Б.А. Особенности упругой деформации поверхности Ge(l 11) при механическом нагружении // Физика твердого тела. 1998. - Т.41. -С.641.

127. Горобей Н.Н., Лукьяненко А.С., Чмель А.С. Самоподобная трансформация рельефа поверхности напряженной фольги из аморфного сплава // ЖЭТФ. 2005. - Т. 128. - №3(9). - С.544-548.

128. Chmel A., Gorobey N., Lukyanenko A. Fractal behavior of amorphous metal structure under the action of tensile stress // J. Non-Crystal. Sol. -2005. V.351. - P.576-584.

129. Bouchaud E. // J.Phys.: Condens. Matter, 1997. - V.9. - P.4319.

130. Chmel A., Petrovsky G.T., Shashkin V.S., Smirnov A.N. // Int. J. Fracture. 2000. - V.101. - P.L41.

131. Caldarelli G., Castellano C., Petri A. // Phyl. Mag. 1999. - V.B71. -P.1939.

132. Kapiris P.G., Balasis G.T., Kopanas J.A. et al. // Nonlin. Processes Geophys. 2004. - V.l 1. - P. 137.

133. Виноградов А.Ю, Лексовский A.M., Берштейн B.A. и др. // Физика твердого тела. 1988. - Т.ЗО. - С.550.

134. Гиляров В.Л., Корсуков В.Е., Бутенко П.Н., Светлов В.Н. // Физика твердого тела. 2004. - Т.46. - С. 1806.

135. Hansen A., Hirichsen E.L., Maloy K.J., Roux S. // Physical Review Letters. 1993. - V.71. - P.205.

136. Горобей H.H., Корсуков B.E., Лукьяненко A.C. Энергетический критерий формирования рельефа деформируемой поверхности // Физика твердого тела. 2005. - Т. 47. - №. - С.974.

137. Griffith A.A. The phenomena of rupture and flow in solids // Phys. Trans. Roy. Soc. 1921. - V. 221A. - P. 163-170.

138. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов: монография / В.П.Алехин. М.: Наука, 1983. - 279с.

139. Бокштейн С.З. Диффузия и структура металлов: монография / С.З.Бокштейн. М.: Металлургия, 1973. - 206 с.

140. Нестеренко Б.А., Бровий А.В., Сороковых А.И. О взаимосвязи атомной и электронной структур атомарно чистой грани (110) кремния // Поверхность. Физика, химия, механика. 1986. - №5. -С.81-86.

141. Нестеренко Б.А., Сороковых А.И., Ткаченко В.М., Ляпин В.Г. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1990. - №1. - С.60.

142. Гегузин Я.Е., Овчаренко Н.Н. Ступени естественной шероховатости // Успехи физических наук. 1962. - Т.76. - №2. - С.

143. Владимиров В.И., Горобей Н.Н. Функция распределения долговечности и средняя долговечность с учетом релаксационных процессов // Физика и электроника твердого тела: сб.науч.раб. Ижевск: УГУ, 1977. С.110-121.

144. Петров В.А., Горобей Н.Н. Статистика тепловых разрушающих флуктуаций в нестационарных условиях // Физика твердого тел. -1978. Т.20. -№11.- С.3505-3508.

145. Владимиров В.И., Горобей Н.Н. Роль релаксационных процессов в разрушении стекла // Физика и химия стекла. 1979. - Т.5. - № 2. -С.153-158.

146. Владимиров В.И., Горобей Н.Н., Бетехтин В.И. Пластическая деформация и разрушение кристаллических тел // Проблемы прочности. 1979. - № 9. - С.3-9.

147. Горобей В.Н., Горобей Н.Н. Термоактивированный подход к исследованию шумов в сердечниках феррозондов // Измерительная техника. 1981. - № 12. - С.49-51.

148. Горобей Н.Н, Горобей Н.Н. К вопросу возникновения флуктуаций параметров скачков намагниченности в сердечниках феррозондов. // II Всесоюзной конференции «Методы и средства измерения параметров магнитного поля»: тез.докл. Ленинград, 1980 . - С.64-65.

149. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела: монография / Ч.Киттель. М.: Наука, 1974. - 792 с.

150. Romanov A.E., Lefevre M.J., Speck J.S., Pompe W., Streiffer S.K., Foster C.M. Domain patterns in epitaxial rhombohedral ferroelectric films. II. Interfacial defects and energetics // Journal of Applied Physics. 1998. -VI. 83.-No 5.-P. 2754-2765.

151. N.Liosatos, A.E.Romanov, M.Zaiser, and E.C.Aifantis, "Non-local interactions and patterning of misfit dislocations in thin films", Scripta Materialia, 1998, vol. 38, No 5, pp. 819-826.

152. A.E.Romanov, T.Wagner, and M.Riihle, "Coherent to incoherent transition in mismatched interfaces", Scripta Materialia, 1998, vol. 38, No 6, pp. 869-875.

153. K.Cholevas, N.Liosatos, A.E.Romanov, M.Zaiser, and E.C.Aifantis, "Misfit dislocation patterning in thin films", Physica Status Solidi (b), 1998, vol. 209, No 2, pp. 295-304.

154. A.E.Romanov, W.Pompe, S.Mathis, G.E.Beltz, and J.S.Speck, "Threading dislocation reduction in strained layers", Journal of Applied Physics, 1999, vol. 85, No 1, pp. 182-192.

155. A.E.Romanov, W.Pompe, S.Mathis, G.E.Beltz, and J.S.Speck, "Threading dislocation reduction in strained layers", Journal of Applied Physics, 1999, vol. 85, No 1, pp. 182-192.

156. K.N.Mikaelyan, I.A.Ovid'ko, and A.E.Romanov, "Quasiperiodic tilt boundaries in polycrystalline and nanocrystalline materials: energy and stress fields", Materials Science and Engineering A, 1999, vol. 259, No 1, pp. 132-137.

157. A.E.Romanov, A.Vojta, W.Pompe, M.J.Levere, and J.S.Speck, "Domain patterns in (111) oriented tetragonal ferroelectric films", Physica Status Solidi (a), 1999, vol. 172, No 1, pp. 225-253.

158. AE.Romanov, P.M.Petroff, and J.S.Speck, "Lateral ordering of quantum dots by periodic subsurface stressors", Applied Physics Letters, 1999, vol. 74, No 16, pp. 2280-2282.

159. A.L.Kolesnikova, I.A.Ovid'ko, and A.E.Romanov, "Transformation of interfaces in nanoamorphous solids", Physics of the Solid State, 1999, vol. 41, No 9, pp. 1491-1493.

160. Капица M.JI., Фридрихов С.А., Шульман A.P. Характеристические потери энергии при отражении электронов от монокристаллов щелочно-галлоидных соединений ФТТ, 1960, т.2, N2, с.517-523.

161. Powell C.J., Swan J.B. Effect of oxidation on characteristic loss spectra on A1 and Mg Phys. Rev., 1960, v.l 18, N, p.640.

162. Powell С J. The origin of the characteristic electron energy losses in ten elements Proc. Phys. Soc., 1960, v.76, N491, p.593-610.

163. Robins J.L., Swan J.B. Characteristic electron energy loss spectroscopy of the transition metals, Ti to Cu Proc. Phys. Soc., 1960, v.76, N492, p.857-869.

164. Robins J.L. Characteristic electron energy loss spectra of the noble metals and their neibours Proc. Phys. Soc., 1961, v.78, N505, p. 11771187.

165. Robins J.L. Cyaracteristic electron energy loss spectra of a number of solid elements Proc. Phys. Soc., 1962, v.79, N507, p. 119-132.

166. Robins J.L., Best P.E. Characteristic electron energy loss spectra of some alkali metals and alkaline earths Proc. Phys. Soc., 1962, v.79, N507, p.110-118.

167. Best P.E. The characteristic electron energy loss spectra of some alkali halides Proc. Phys.Soc., 1962, v.79, N507, p. 133-147.

168. Powell C.J., Swan J.B. Origin of characteristic electron energy losses in Mg- Phys. Rev., 1959, v.l 16, N, p.81.

169. Powell C.J., Swan J.E. Origin of characteristic electron energy losses in aluminium Phys. Rev., 1959, v.l 15, N, p.869.

170. Rowe J.E., Ibach H. Surface-state transitios of silicon in electron energy-loss spectra Phys. Rev. Letters, 1973, v.31, N2, p. 102-105.

171. Thompson W. (Lord Kelvin) // Mathematical fhd Physical Parpers: London, 1890. 598 p.

172. Гиляров B.JI., Слуцкер А.И., Володин В.П., Лайус А.И. Энергетика термоупругого эффекта в твердых телах // Физика твердого тела.1998. Т.40. - №8. - С.159-161.

173. Гиляров В.Л., Слуцкер А.И., Лайус А.И. Об адиабатическом инварианте в термодинамике твердых тел // Физика твердого тела.1999. Т.41. - №1. - С.134-136.

174. Ludeke R., Кота A. Selection-rule effects in electron-loss spectroscopy of Ge and GaAs surfaces Phys. Rev. Letters, 1975, v.34, N13, p.817-821.

175. Ludeke R., Esaki L. Electron energy-loss specrtoscopy of GaAs and Ge surfaces Phys. Rev. Letters, 1974, v.33, N11, p.653-656.

176. Ludeke R., Кота A. Low-energy-electron-loss spectroscopy of Ge surfaces Phys. Rev. B, 1976, v. 13, N2, p.739-749.

177. Кота A., Ludeke R. Core- and valence-electron spectra of clean Si surfaces by energy loss spectroscopy Surface Sci., 1976, v.55, N2, p.735-740.

178. Цвейман E.B., Редькин B.C., Зашквара B.B., Корсунский М.И. Спектры характеристических потерь энергии электронов в гадолинии и диспрозии ФТТ, 1971, т.13, N9, с.2793-2795.

179. Зашквара В.В., Цвейман Е.В., Корсунский М.И., Редькин B.C. Спектры характеристических потерь энергии электронов, отраженных от поверхностей La, Се, РгиШ-ФТТ, 1972,t.14,N6, с. 1812-1814.

180. Melker A.I., Romanov S.N., Kornilov D.A. Computer simulation of formation of carbon fullerenes // Materials Physics and Mechanics. 200. -V.2. - № 1. - P.42-50.

181. Kornilov D.A., Melker A.I., Romanov S.N. New molecular dynamics predicts fiillerene formation II Proceeding of SPIE. 2003. - V.4348. -P.146-153.

182. Melker A.I. Fullerenes and nanotubes. Molecular dynamics study. II Proceeding of SPIE. 2004. - Y.5400. - P.54-64.

183. Melker A.I., Kornilov D.A. Fracture f single-wall carbon nanotubes under tension: Molecular dynamics study // Proceeding of SPIE. 2005. -V.5831. - P.56-65.

184. Wei P.S., Smith A.W. Energy dependence of plasmon excitations in Si by back-scattered low energy electrons Surface Sci., 1971, v.27, p.675-680.

185. Корсуков В.Е. Изучение термического расширения приповерхностного слоя А1 с помощью плазмонных потерь энергии электронами при отражении. ФТТ, 1983, т.25, N11, с.3250-3254.

186. Корсуков В.Е., Лукьяненко А.С., Светлов В.Н. Электронная плотность и термическое расширение поверхности алюминия, измеренные методом характеристических потерь энергий электронов на плазмонах Поверхность. Физика, химия, механика, 1983, N11, с.28-37.

187. Корсуков В.Е., Лукьяненко А.С., Патриевский П.В., Светлов В.Н. Среднеквадратичные амплитуды колебаний атомов на поверхности А1(111), измеренные методом спектроскопии поверхностных плазмонов Поверхность. Физика, химия, механика, 1987, N5, с.27-31.

188. Князев С.А., Зырянов Г.К. Температурная зависимость интенсивности картин дифракции медленных электронов от КС1 и КВг.-ФТТ, 1980, т.22, с. 1554-1561.

189. Наумовец А.Г. Исследование структуры поверхностей методом дифракции медленных электронов: достижения и перспективы (обзор). УФЖ, 1978, 23, N10, с.1585-1607.

190. MacRae A.U. Low-energy electron diffraction. Science, 1963, v.139, N3553, p.379-388. McRae K.G., Callwell C.W. Very low energy electron reflection at Cu(001) surfaces - Surface Sci., 1976, v.57, p.77-92.

191. Мозольков A.E., Федянин B.K. Дифракция медленных электронов поверхностью. М. : Энергоиздат, 1982, 143с.

192. Применение электронной спектроскопии для анализа поверхности (Под ред. Х.Ибаха). Рига: Знание, 1980, 315с.

193. Duke С.В., Tucker C.W. Inelastic-collision model of LEED from solid surfaces Surface Sci., 1969, v.15, N2, p.231-256.

194. Somorjai G.A. LEED and Auger electron spectroscopy studies of the structure of adsorbed gases on solid surfaces Surface Sci., 1973, v.34, №1, p.156-176.

195. Марк Г., Вирль P. Дифракция электронов. M.-JL: ГТТМ, 1933, 192с.

196. Бабад-Захряпин А.А., Горбунов Н.С., Извеков В.И. Экспериментальные методы изучения дифракции медленных электронов УФН, 1962, т.77, №4, с.727-748.

197. Наумовец А.Г. Исследование структуры поверхностей методом дифракции медленных электронов: достижения и перспективы УФЖ, 1978, т.23, №10, с. 1585-1607.

198. Duke С.В. Determination of the structure and properties of solid surface by electron diffraction and emission Adv. Chem. Phys., 1974, v.27, p.l-109.

199. Олыпанецкий Б.З., Волокитин А.И. Дифракция медленных электронов от поверхностей германия (111) и (100) при адсорбции аммиака. ФТП, 1973, т.7, №10, с.1892-1895.

200. Обидов, Б.А. Изменение структуры поверхностных слоев ряда монокристаллов под действием механических напряжений: дис.канд.физ.-мат.наук: 01.04.07/Ленинград, 1997.

201. Erlenbacher J., Aziz M.J., Chason E. et al // Phys.Rev.Lett. 2000. -V.84. - №25. - P.5800-5803.

202. Snyder C.V., Orr B.G., Kessler D. // Phys.Rev.Lett. 1999. -V.66. -№23. - P.3032-3035.

203. Shutter P., Lagally M.G. // Phys.Rev.Lett. 2000. - V.84. - №20. -P.2035-2038.

204. Бутенко П.Н. Изменение геометрии поверхности металлических стекол при температурных и механических воздействиях: дисс.канд.физ.-мат.наук: 01.04.07/Санкт-Петербург, 2006.

205. Казанцев А.П., Покровский В.Л. // ЖЭТФ. 1970. - Т.58. -№2. -С.677-682.

206. Петухов Б.В., Сухарев В.Я. // Физика твердого тела. 1980. - Т.22. -№2. - С.456-462.

207. Белявский В.И., Даринский Б.М., Свиридов В.В. // Физика твердого тела. 1985. - Т.27. - №4. - С.1088-1092.

208. Хирт Дж., Лоте И. Теория дислокаций: монография / Дж.Хирт. -М.: Атомиздат, 1972. с.

209. Фридель Ж. Дислокации: монография / Ж.Фридель. М.: Мир, 1967. - 644с.

210. Горобей Н.Н. Кинетика парных перегибов при движении дислокации в кристаллах с высокими барьерами Пайерлса // Физика твердого тела. 1987. - Т.29. - №11. - С.3483-3485.

211. Лившиц Е.М., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. Теоретическая физика. Т.Х / Е.М.Лившиц. - М.: Наука, 1979. - 528 с.

212. Горобей Н.Н., Лукьяненко А.С. О кинетике термоактивированного распада химических связей // Журнал физической химии. 1986. -T.LX, - №6. - С.1877-1880.

213. Судзуки Т., Есинага X., Такути С. Динамика дислокаций и пластичность: монография / Т.Судзуки. М.: Мир, 1989. - 296с.

214. Петухов Б.В., Покровский В.Л. // ЖЭТФ. 1972. - Т.63. - С.634.

215. Bittiker М., Landauer R. // Phys.Rev. 1981. - V.A23. - P. 1397.

216. Петухов Б.В. // Физика твердого тела. 1983. - Т.25. - С.1822.

217. Петухов Б.В. // Физика металлов и металловедение. 1983. - Т.56. -С.1177.

218. Никитенко В.И., Фарбер Б.Я., Иунин Ю.Л. // ЖЭТФ. 1987. - Т.93. - С.1304.

219. Владимиров В.И, Горобей Н.Н., Саралидзе., З.К. Движение дислокации через нестационарную атмосферу Снука // Физика твердого тела. 1978. - Т.20. - № 10. - С.3128-3130.

220. Владимиров В.И., Горобей Н.Н. Влияние нестационарности атмосферы Снука на пластичность твердого раствора внедрения альфа-железа / Физика и электроника твердого тела: сб.науч.раб. -Ижевск, УГУ 1979. С.46-52.

221. Владимиров В.И., Кусов А.А., Горобей Н.Н. Микроструктурная пластическая неустойчивость примесных кристаллов // Физика металлов и металловедение. 1979. - Т.48. - № 2. - С.403-409.

222. Владимиров В.И., Горобей Н.Н. Зародышевый механизм закрепления дислокационных сегментов примесными атмосферами // Физика металлов и металловедение. 1982. - Т.53. - № 2. - С.372-376.

223. Осипьян Ю.А., Шихсаидов М.Ш. // Физика твердого тела. 1973. -Т.15. -№12. -С.3711-3712.

224. Варданян Р.А., Кравченко В.Я., Осипья Ю.А. П Письма в ЖЭТФ. -1984. Т.40. - №6. - С.248-250.

225. Горобей Н.Н. Подвижность дислокаций в чистых полупроводниках при облучении светом // Физика твердого тела. 1986. -Т.28. - №7. -С.2252-2254.

226. Patel J.R., Cyaudhuri A.R. II Phys.Rev. 1966. - V.l43. - P.3298.

227. Frisch H.L., Patel J.R. // Phys.Rev.Lett. 1967. - V.18. - P.784.

228. Patel J.R., Testardi L.R., Freeland P.E. // Phys.Rev. 1976. - V.B13. -P.3548.

229. Patel J.R., Testardi L.R. 1/ Appl.Phys. Lett. 1977. - V.30. - P.3.

230. Репинский С.М. Введение в химическую физику поверхности: монография / С.М.Репинский. Новосибирск: Наука, 1993.

231. Коломейский Е.Б. Тепловые флуктуации атомно-гладкой поверхности кристалла // ЖЭТФ. 1991. - Т.99. - №5. - С.1640-1642.

232. Френкель Я.И. О поверхностном ползании частиц у кристаллов и естественной шероховатости кристаллических граней // ЖЭТФ. 1946. - Т.16. - №1. - С.39-52.

233. NozieresP.,GalletF.//J. dePhys. 1987. - V.48. - Р.353.

234. Held G.A., Jordon-Sweet J.L., Horn P.M., Mak A. and Birgenean R.G. X-ray scattering study of the thermal roughening of Ag(l 10) // Phys. Rev. Lett. 1987. - V.59. - №18. - P.2075-2078.

235. Feenstra R.M., Slavin A.G., Held G.A., and Lutz M.A. Surface diffusion and phase transition on the Ge(l 11) surface studied by STM // Phys. Rev. Lett. 1991. - V.66. - №25. - P.3257.

236. Robinson I.K., Vlieg E., Hornis H., and Conrad E.H. Surface morphology of Ag(110) close to its roughening transition // Phys. Rev. Lett. 1991. - V.67. - №14. - P.l 890-1893.

237. Jug Giancarlo, Tosatti Erio. Sequence of incommensurate phases in a model of surface reconstruction and roughening // Phys. Rev. 1990. -V.B42. - №18. - P.969-972.

238. Frenken J.W.M., Hamers R.J., Demuth J.E. Thermal roughening studied by scanning tunneling microscophy // J. Vac. Sci. And Technol. 1990. -V.A8. - №1. - P.293-296.

239. Yijian Cao and Edward H. Conrad. Approach to thermal roughening of Ni(l 10): a study by high-resolution low-energy electron diffraction // Phys. Rev. Lett. 1990. - V.64. - №4. - P.447-450.

240. Wolf J.F., Vicenzi В., Ibach H. Step roughness on vicinal Ag(lll) // Surfase Sci. 1991. - V.249. -№1. - P.233-236.

241. Borensztein Y., Lopes-Rios Т., Vuye G. Roughness induced at Si(lll) surfaces by high-temperature heating // Appl. Surface Sci. 1989. - V.41-42. - P.439-442.

242. Hakkinen H., Merikoski J., Manninen M., Timonven J., Kaski K. Roughening of Cu(llO) surface // Prepr. Dep. Phys. Univ. Jyvaskyla. -1992. №10. - P.l-16.

243. Mo Y.-W., Kariotis R., Swartzentruber B.S., Webb M.B., Lagally M.G. Scanning tunneling microscopy study of diffusion, growth, and coarsening of Si on Si(001) // J. Vac. Sci. and Technol. 1990. - V.8. - №1. - P.201-206.

244. Swartzentruber B.S., Mo Y.W., Webb M.B., Lagally M.G. Observations of strain effects on the Si(001) surface using scanning tunneling microscopy // J. Vac. Sci. And Tech.A, Second Ser. 1990. - V.8. - №1. -P.210-213.

245. Webb M.B., Men F.K., Swartzentruber B.S., Kariotis R. and Lagally M.G. Surface step configurations under strain: kinetics and step-step interractions // Surface Sci. -1991. V.242. - P.23-31.

246. Tong X., Bennett P.A. Terrace-width-induced domain transition on vicinal Si(001) surface studied with microprobe diffraction // Phys. Rev. Lett. 1996. - V.67. - №1. - P.101-104.

247. Hamers R.J. and Demuth E. Finit-temperature phase diagram of vicinal Si(001) surfaces // Phys. Rev. Lett. 1996. - V.64. - №20. - P.2406-2409.

248. Киттель Ч. Квантовая теория твердых тел / Ч.Киттель. М.: Наука, 1967. -492 с.

249. Kramers Н.А. // Physica. 1940. - V.7. - Р.284.