Самосогласованные псевдопотенциальные расчеты электронной структуры поверхности твердых тел тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ордена ленина сишрское отделение ашчмий наук ссср Инстяту? физики прочности к натериалолодения

На правах рукописи Ш 5Э9.2П

С&ШЖ Вячеслав Яахайлоаг» СЛ**0С0 ГЛАСОЗАН'гШ ШЗЗ&ОППЕНЦРАЛЫШЗ РАСЧЕТА Зл2и?0К1$л

структура ювзрхкостй тзнрднх те;;

(01.0-;.07 - фазиса таэрдогэ теле)

'ясезртацик ка со'лскгиио умелой етэпони канд'длатп

' 3О—СТО'' с:'Г'.'Ч ^ С*! Зу

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО АН СССР

Научный руководитель: кандидат физико~математкческих наук, старший научный сотрудник Е.В.ЧУЛКОВ

Официальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессор В.Е.егорушш

. кандидат физико-математических наук, А.А.КАРПУШИН

Ведуцая организация ; Институт физики твердого тела АН СССР

Защита состоится "15" гаоня ISS0 г. в час> ка заседании специализированного совета Д СОЗ.61.01 при Институте физики прочности и материаловедения СО АН СССР по адресу: 634055, г. Томск , пр. Академический, 8.

С .диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГШ СО АН СССР Автореферат разослан* XtgU-Я, I99C г.

И. о. уч. секретаря спецссьята,

ка:ц;вдат физ..—wat. наук -¿-t-^r В.¿¡.Данилов

^ | СЕЦДЯ ХАЮТГЕР/СШЛ РАБОТЫ

^ -С . |

-."-л Актуальность работы. Многие процессы , —-'тлкио пак ядсорСция, коррозия, окислеапе, катализ, прсисхо -

длт 41, поверхности твердых тол. Свойства поверхности также играэт огромную роль в микроэлектрсы'кс, поскольку с дальнсЯ-

укскьгсниси размеров приборок возрастает относительная деля атомов, находящихся на гряница;:. Для более глубокого по-н;ч.'£ния кзл<?ни?, прожходггдих на реальных поверхностях, п^еп-до всего необходимо :'з^чить свойства чистых совершенных по -агрхиосте?.. Ча основ" псследопзнуй деллцтея попытки по -

пят.-, пр-д род- явл.зк'ий на г.оао-охное-ш на атоглом уровне.

Ь эк-порлуонтальных ссолсдсван/нх поверхности твердых тел т::рэксе расягос^раггнлг получала ультраулсдотовая спектроскопия с разрешением по углям, юзеолясцяя строить дисперсионные ¡'лперлретзция яусперчг/счталме-х даннкх требует трудоемкого иными и наиболее спр^делс-кло ота задача решается пу-гс-!« сравнения с расчзгдм." о.'.<?к?рсшоГ. стругхурк поверхг.сст;-.. ¡чро.'.'з ::зуче::кя чисты поверхностей больпе« выкание уделяется доследован.'л ср^йстг» гдеегблрорлн'л-тх етег.'о.ч лл:; :.'оле;:уд з л;-:-д° |.'г>ксслс^!-:;г полрчти" на псверсиэст:: !.*онокр::стаг.лсз. Налбо-лоо :.рооггЗ.' прикеро.ч адсорбция ярляется оса'-дцо.чле односг. -лекткък атег'ое. Лсэтол'у актуальней является задача провеет:: гй^оссгласоЕенкые расчеты олэхтронней структуры поверхности тверда: лед с г>дсор5,:рованнник слоя:,;:'. с целью 'более глубо-сго пок»«ад.'.к связи в этих слстга/ах, лсрепоса заряда на поверхности друглх процзсссз, которое играл? ва-януо роль при гдссрСцк:'.. Тсу.'.е расчета такг.о нообх.од'.с.'ы для того, чтобы лро-р'ст;: ьналлз судесгзукзхх 1,'оделсЛ здеор^длх с поыоцьп пзрво -гтрхкцхлнегэ ;зтода.

Цель работ;». Реелкзспать сакосогльсовгиагу» псса-долотенцлалънул СХС17 расчета зле-стройной структуру, объел:-» у тзс-рдыу Iол 1: -~лсгал.,оз с поверхностью. На основе результатов ралчзтов еъ'-Яз;:ть з^гс:-океркостк в эл.? ктронноЯ структуре частых' позерхксстсП дзухза.;е;:т:;ыу металлов. Исследовать йлчянкэ епл::-орбитальногс згажсдейстзля на елсгглтетэскм;". спектр. Прозестх акал/.з влхян.'ля адсорбированных слоев одновадентнкт атоков на эдектронкук с-труктуру поверхности адкг/лкля к арсонхда галлия.

л а у ч к а я н с в и з к а . Влерзые исследована олект -ренная структура поверхности Аг?(СС1) с адсорбированными слоям;".

атомов водорода. Показано, что адсорбция К приводит к уничтожению поверхностных состояний подложки и появлению локализованного ка атомах водорода поверхностного состояния в окрестности граней ионы Бридлюэна. Расчитана электронная структура поверхности а1(001) с адсорбированным полумокослоем натрия . Показано, что в системе А^(С01)+с(2х2)/'а наряду с появлением поверхностных состояний, генерируемых адслоем, сохраняются поверхностные состояния ашомиккя. Показано, что изменение работы выхода при адсорбции водорода и натрия коррелирует с направлением переноса заряда ка поверхности.

Впервые выполнены самосогласованные расчеты электронной структура поверхностей Ве(0001), Ц{?{0001), ¿л (0001), С^СОС!), Еа(001>, Показано, что электронные структуры поверхности (ОСОГ) гексагональных металлов б окрестности границ поверхностно"' зоны Бриялюгка похожи. Наибольшее изменение при переходе от одного элемента к другому наблюдается б центре зоны Ериллдана . В отличие от других поливалентных металлов ка поверхности С</ (С001) отсутствует поверхностное состояние в точке Г. Исследовано влияние спин-О]. лтального взаимодействия на электрон -кул структуру поверхности бария. Рассчитана зонная структура поверхности £аАЗ(П0) с ^сорбированными слоями цезия различной концентр-дни. На основе результатов расчета обсуждается . механизм изменения работи в'Г'сда на этой поверхности.

Научная и практическая ценность работы. Реализовала са.чооогласованная псевдопотенциаль-яая схема, пооеоляапая описывать олектроняую структуру тьердьк т."'Л с произвольны характером сил связи и различны}' расположением атомов в элементарной ячейке. Без существенных изменений этот метод позволяет исследовать электронную структуру чистой

поверхности твердого тела, поверхности с адсорбированными слоями, границ раздела ¿.кталл-металл, металл- полупроводник, металл-изолятор практически с той же степень» точности, что и мнего-з.:^гтро1.ше штсды.

осиная структура поверхности двухвалентных ме-

.;... :: Чу с ,:::;.':л1П0Еэна в- исследованиях физически

с:-:.". ::; чп:т»-?с верхг.о. .--Я зтих материалов, поверхностей с ■ - пни и атс^ги.

Представления об электронной структуре поверхности А/ с адсорбирозанмы:.!!! слоями натрия н водорода могут кспользоватъ-ся ул интерпретации результатов экспериментальных исследования этих систем. Построенная зонная структура адсорбированных слсзб цезкя ка поверхности (ПО) арсснвда галлия и прэдстазлед-кы-1 ;.:ехалн3!/ изменения работы икода ногут Сыть ксподьзопош ьра создан;'.:: теории фотсэ«:;сс::н кз полупроводниковых материалов.

Ка задпту выносятся следующие полосе н и я.

1. Результаты расчета и анализ электронной структуры поверхности алюминия с адсорбировании.'::: слоя.',:;! натрия и водорода.

2. Результаты рз-чета электронной структур:» поверхности двухвалентных нота.: в Е-;, , 2г. , Со', Еа. Закономерности и осоеешости з ол'"трончоП структура зтол групп;.: алекентез. Анализ зд::яння спнн-орбк гального взаинодеистаня на электронную структуру поверхности На(001).

3. Результаты расчета э-октронной структуры поверхности

■ арсекнда галлия (НО) с. адсорбкрораннсги слся:п; цезия с раг-л;га;оЛ степенью по критик. ¡.'ехг.нкзк изменения работы выхода.

Апробация работы. Основные результаты диссертации догладывались на !.'э;у:ун а родней конференции "Электродинамика кегкфазкей границы. Квгятэвьге эфу-зил^: в адсорбированных слоях и плешках' (СССР, Тг-лавп, К64 г.); •}' ы."еле "Теоретическое исследование энергетических спектров электронов к теория фаз в сплавах" (Томск, 1984 г.); II Всесоюзно" конференции по квантовой химии твердого тзла (Лиелупе, 1955 г): II Всесоюзной конференции ''Квантовая химия и споктроскзпил твердого тела" (Свердловск, 1530 г.); I Всесоюзной конференции "Диагностика гтовсрхкости" (Каунас, 15СГ г.); л:-:оле-се:.!п-наре гЭлеутрогксэ строение -и ;:??сды расчета фнз; веских свойств кристаллов" (Воронен, 1555 г.); IX Зс .окзнси совещании "."етсди расчета знергетичесг~Г: отру:-.--; и Зпохческих свойств кристаллов" 'Киек, 1937 г.); К Ее союзное: сии.:поз:у-ке "Электронные процесса на поверхности и в тонких слоях по- . лупроводникоз" (Новосибирск, 19В5 г.); КездунарсдноГ. кон-ференци.: по физике переходных металлов (СССР, Киев, 196? г.): Координационной соседаияк "Электронная плотность, евпоь, фнзпхо-хи:.:::чео"-;кс езгйгеза тверда тел" (1'оснв?., 1993 г..1) У пколе "Хсследовализ сксргстичоских спектров :: теория раз

в сплавах" (Майкоп, IScL г.); 13—ot: международном семинаре по физике поверхности (ПНР, Вроцлав, 1982 г.); W Всесоюзном семинаре "Физическая химия поверхности ыонокристатли -ческих полупроводников" (Новосибирск, IS89 г.); Всесоюзной конференции "Поверхносгь-89™ (Черноголовка, 1989 г.); 14 -оы международном семинаре по физике поверхности (ПИР, Вроцлав, 1920 г.).

Основные результаты диссерта -д и и опубликованы в 12 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из .введения, чзтырех глав и заключения. Сна содержит 85 страниц мааинописного текста, 10 таблиц, 7£ рисунков и список литературы из ISG наименований.

CCKOjKOE СОДЕШАКЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована постановка задачи, дана краткая характеристика разделов, приведены основные положения, выкоси^ьо на зациту.

Первая глава посвяцека описанию самосогласованного псевдопотенциального метода расчета в представлении плоских волн электронной структуры схемных твердых тел и кристаллов с ¡поверхностью в рамках пленочной модели. Кристаллический* гамильтониан имеет следующий вид:

И ^ - f V2 * Vp¿ "У* Угс

Яонньй псевдопотенциал решетки VPS строится как суперпозиция пссьдопотенциалов отдельных ионов. Потенциал Хартрл получается из псевдозарядовой электронной плотности с помоцьп уравнения Пуассона. Для обкенно-корре ¡яцпонного потенциала испо..ьзуется приближение локальной плотности.

Бо второй гласе приводятся результаты тестирования на основе расчета электронной структуры поверхности A/(C0Í). Проведено исследование сходимости по'-учаемш результатов в зависимости от голцпиу ислольлуомцх ь расчете пленок. Пс-х-эаис, что уже для секяслоЯкой пленки рассчитанные поверх-.-.•т \;о состояния в :'р';стностях точе* Г и X хорошо согласуют-

г :.';.-уч^нн:5ди лервопркшдаишдо методами я другие работах, "ясчет гликтре;г:::Я структуры поверхности /./'(COI) с адссрбиро-

Бша.-ъш слоем натрия пложен для улордцечекнсго полу;,:зпослсО~ ноге перытия типа с(2х2"1. Для кодв,;ировалш-: подложки используется пятисложная пленка атетоз Ai . !!а рис. I спло—н^тм:: линиями локазаш псверянсстнкя состояния, болов 6У> зарядого.Ч плотности «старых локализовано з слог атомов -^а. Еяркхогк.« линиями :;зобра;--.гни подповсртиссг;к:з состоял;:::», у хоторчх заряд локализован в основном ие:--ду слоем атсмоз «Va а вторь;: слое« атомов А £ . Нижняя сплос гл линия яокядазас? дно зенч сбъе.'.'ньгг состояний. Орбитальный состав занятого поверхностного состояния в точке Г в основной $ типа с прикесь» ?г типа. Верхнее поверг:1.остнсе состояние обладает сн:л;етрие:; Р типа. Эти состояния э^ясаны своим происхождением иояьлекиз адсорбированного c:.zr.. Распределение зарядовой плотности этих состояний пох.гз1Я?ает, что инеется гнбр. дкзап.ня с состояния?/:? подло-,;:и. Лодпоперхкостнке состояния происходят от истиннзо. поверхностных состояний чистой поверхности A¿(C0l). Анализ распределения зарядовой плотности показывает, что при адсорбции происходит перекос заряда из области вь:._е ато;.:сз к слою атомов к 8 . Такое перераспределение ведет к образованно дпг.ояьного слоя на поверхности. Это вызывает перестройку потенциального барьера на поверхности и уменьшение величина» работк выхода с 4.С эБ для пятислойноЗ • ленки А<? до 2.6 ?В. Отметим,что работа выхода для отдельного мснослся //¡7 составляет 3.3 ?В. Полученная величина работы вахода находкт-ся в хоролем согласии с экспериментальным значением у>= 2.75 для работы вьз'ода чистого //&, и свидетельствует, ».то уже при адсорбции г.слумонослся атомов //а ка поверхности А^(0С1) величина работы выходг будет определяться главным образом це~ лочным м?таллом.

Электронная структура позерхкост:! А^(0С1) с адсорбированными слоями водорода определялась для двух видев покрытий, когда атомы Н находятся э четырехкратно координированном и мос-тикозом положениях. Расстояние от монослоя Н до верхнего слоя, атомов А/ езято из кластерного расчета. Ка рис.2 толстой сплогно? линией изображено поверхностное состояние, генерируемое атоками водорода. В окрестности точки Г оно имеет резонансный характер, а вблизи границ зонн Бриллмэна становится истинным поверхностные состоянием. Отметим, что при адсорбции

Fкс. 2 Электронная структуре поверхности /¿'(001) с класр-

бнооз^ннь'!' сл02м st0m02 h - ч ¡-гсордиккоо чпнни"

положениях. Толстш::; сгт'опнш'",; j:ühp_4"" показано ссотенкиоs гекерируемае зодсродои. СтркхоЕ1-;-:;; zv.w.'sv.'л показ ока йстхп-fi-e я резонансное позеохьгссгкуе состояния частой позер::-нозти /¡£'(001).

¿одасодг. зс-з пстипие и рсзоноксюз пэвзрхкосгжз состояния ч'лг-тсГ: повгржосгк А- , изображенные на рисунке стриховька лнн;:я-с;:, йсчсзеяг. его оС-ьяснлзггя ^ содействие;,: с:1льного псевдсястен-хугсла водорода к,. одектрзпкые состояния поверхности, которое возрастает благодаря не Сольдо»."/ расстояние (1.5 а.е.) атомов зодорода от поверхностного слоя алюминия. Перзкос кебодьпой части заряда . ропехедхт в капразг.знкп к атомем Н, вызывал увеличение работы выхода кг 0.1 эЗ. Увеличение степени покрытия до & = =2 увеличивает работу выхода до 5.1 оВ.

В третье Я г л а б е исследуется электронная структура поверхностей двухвалентных металлов. Расчеты для Г ГУ :.:етал-лсе кдюлнясясь с кспользованизк десятнслойных пленок, Прое. -ционньз г.енные структуры получались на основе расчетов соответствующих объемных спектров, которые сравнивались с результатами других расчетов и данккки фотоэмиссионных экспериментов. На рис. 3 показана проекция одкоэлектрокного энергетического спектра объемного Be на симметричные направления двумерной зоны Ерил-люэна, соответствующей грани (OCOI). Штриховыми линиями показаны полученные в расчет поверхностные и резонансные состояния. Поверхностно^ состояние в точке Г имеет хорошо выраженный поверхностный характер, так как его зарядовая плотность локализуется в основном над поверхностным слоем атомов. Главкой особенность?) электрзнксЗ структуры поверхности Бе(0001) является наличие двух занятых- поверхностных состояния в запрещенной щели в окрестности тсч*и Г/. Верхнее состояние является поверхност кым состоянием типа обратной связи и имеет хорошо выраженный поверхностны? характер. Нижнее поверхностное состояние расположено вблизи дна запрещенной цели. Распределение зарядовой плотности этого состоянии нетипично для поверхностных состояния и металле, так "а.к уакстгуи зарядовой плотности располагается в ра?снс третьего и иторого атомных слоях. Кроне поверхностных состояний а запрещен;.uk ¡целях найдены дза резонансных еостсяняя ниже и одно резонансное состоя:ме вше уровня ¿*-рмп в течке К.

На поверхности llgiCCOl) wxe существует занятье поверхност-•'.;.: ::с<*.:ая в окрестности точек Г и М. Ь'о амплитуда восковой г/ •• i-,.: кзэерхностного -„с-зтояндя в Г затухает гораздо медленнее •vrp,. чг.: v борил.пг/.. "оверхностное ссса-ояние в Ц рас-

?:;с. 3 Электронная структура псгзрхгасгз йе(СС01). Показана проекция обменного одкоэлоятроиного энергетического спек??:« Погерхксстаяе я регояккоянд о со таяния по казаки

:îoj;îj:::sho вСшзп îucsmcro края запрещенной цаду.. Распределение «■аХ'лаоьэК плотности о того состопн'ля подобно тс^-у, которое b'ozio у ьорхнего поверхностного состояния ь И кь пэгерхиос-Bc(C00I>. уровня i-epiM обкагуг.8ко ргзск&неное состся-ъ окрестности точки К.

яузеруности ¿«(ООО!) волиэвея çy нпооеi,хносr.iогс ссстэкнкя г Г ег;е сальиеь проникает с грмто."., Нь .-свсрх.н^сс-нь$. слой атгког пр.сгодкрсл тальке 25 £ заряда. Псеорхчо^тнос с^г.тсяки? a огрести ости то«кк LÎ качественно такое хе, как у :: Б-;.

!;£. поеер'пост!-: за^лтъо: доЕерхност.чнх состолн:1?. в

с" сстнооти точки Г нэт. Существует только заиктог г-свср-шоттнсе COCT'Ji!!!/.? ъ М.

5 таблиц прда едены янерп;п найденных аов5рс.чосткьк состояний па поверхности (C00I) Ье, !,!i> , 2п , Ос/, Знцргкл пркведе.чк ь оЬ отассаге-льно утозия lepy;Ддссь :;:с ¡¡ows-eKi: вь-чис-тсгек? о'лач£н1"з рьсоть. выходе..

1 Бе ! ♦ ' Zn ! ' > С a' î

! - 2.6 ' - I.5C • - з.з : !

Г Г ; -гл> ; - 0.95 ! ' L Л !

Работе. ! 5.-' • - ! 2.7 ■ ' 4.? ! ? » 4.С : i

5 Расчет гдег.тр«кн<& структур- поверхкогти 5с.'С31) пгсвс;г-г.ск с :!.спа-ьзоБак*.'.е^ сс:лкслсГдсй гиекп?..- Но. г::с. 4 лскь-ач^. ot-кг. -рушенные погсрхностане еостоян::*. Видке, что ochoehss rjc часть рс.с:;олстс.ет ел в*це урог.чя iopv;:. Занятое псе-гггксст:.. ; оосто;.-!•:;:£■ рг.опологоетон н:г^сгг ■■rpzs. загте-с:-::о" -гд;; гдодь кяг-

р-тз.чен;« >51. Учет с.тггн-орбкт&льного простит г

появленит но?ь" за.1рог/.-':-паз: иоде?; идггнкоГ? 2.2 с. Б е У. ;: !.!

внте Е- . Г гто-v случае зерхке? поггзхнсеткс« состся:;::® г У- Оу-де? находиться в сгт;ш-орбктал^нсй запрещенной о,:'..-. по-

верхностное резонансное состояние г точке- У. не г.ог.адаот & сг.дн--србятйкьнув дель y. ксходгтск н.ке ее г.с эногг::;:. пр>скс"одг'.т расаелленхе двух эск г.сгергностншс ос стояк;:'*. о точкг ¡¡1 кг. 0.2 ?Б. Заметнотс ь.-.:!ян;:л на злектгежуг: структуру поьерг-йостй îscnc урсв;-:.- icpv;î слц.->-ср£ита.,:ь.ксб БггягсдгЗгтзг? не

m

(*з)

?

TjfT i 4

<

Y

fv

■V

/ Í ZU

Л

.■¿ft

Bs

1 ! I

1 ¡ !

j !

\

\

\

r

К

M

Риз. -i Экстренная структура псзорхнгстз 3e.(C0I) без учвтз с пин-орйта? аяъяого ззаятадеаста?*. Поверх-

î30t5us8 ОСОГОЛИК» псггг.э ани STpnXC33KH:i лш"ямя. ií30-

оог-з:-:;от гдпо.»¿охтронкого згиега-

то1 m

Анализ распределения -арддегзй плотнеете золпсп р&сскотрек--.г;, г.сзсгхкос^сй паг.й5иг20?» что осяоакие изменения ксблгдггтск I о::?згткостк аерхнего слоя атокоз. Кач;п;ал с трать его о? по-:-.чгхносг,: сю л гарядсзас агэтиссть приобретает зкх, прасупкй ъьухреневк областям &ркстьлл&.

Ч с с £ с- р 2- а я глаза поевясена изучение влияния иг.сэрЗ;:р$8&с:шх слоев цззкя различной концентрации иа злектрои-ну1. z^.y'¿lЩ•¿v поверхности А?Д^(110). расчеты проводились с по-^ол^зовзиием сэкислойно!» г.ленх«; арсекада галлия, При это« учк-тс-пиась рслапосщя втоков поверхностного ыо: подлог»:;:, когда ¿¡тома скзяавтся вворх, а етокк галлкк зкпз. Кроме того

происходит смоление атомов в плоскости позерхвостк. Рассчитанные истинные к резонансные погерхноставе состояния для чистой поверхности ¿рсэьидо галлия ¡соросо согласуется с полученными в других работах с паюдьс перЕолркнцкскнх методов.

Адсорбировании» слой цезкя рассматривался в модели геле, т. е. коны цезия рассматривается как однородный полог;:сально зерягеи-нш"; слой, компенсируемая электронной плотиостьк, определяемой степсиьс зеяолнен'Лп 9 ад ело а. Расчеты проводились для покрытий с С,1С; 0,25; 0,50; 1,00. На рис. 5 показана электронная структура позерхкэ ?и ¿^¿£(110) с нанесенным конослаем цезия. Видно, что б точке Г з середине запрещенной дели появляется занятое поверхностно:) состояние с параболических законом дисперсии. Зарядовая плотность этого состояния з оснознэк локализована з слое цезия. Пси полуконослог.ноЯ степени покрытия это состояние распояокено выло к является незаполненный. Для всех рассмотренных в поверхность является проводником. Лея малых концентраций цезия это являемся следствием принятой модели. Уменыгение работы выхода , вызванное адсорбцией цезия, составляет 1,6 эВ 0,1С), 2,6 эВ С,25), 3,3 зВ (.6* 0,5С), 3,4 зВ (<?» 1.С). На основе полученных результатов обсугдается механизм изменения работы выхода, Уменьшение работы выхода при ванесениЕ цезкя связывается в основном с образованием дипоякього слоя. При едсорбцкк цозея происходи.? перекос заряда от атоыоз цезия в сторону подложки. При калых степенях покрытия перенос заряда определяется тек, что б^ электроны Сй заполняет состояние С^ ь окрестности точки X, что приводит г

Рко. 5 Электронная структура поверхности о адсорЗировашшм ионос лсс.ч

Ц93ПЯ.

с^сгрому уиеньсзвиз рабаты выхода. ГЬ мере увеличения кокценг-гг-пп/. цезия ухо кз вся зарядовая плотность с адсорбированного ело." перекосится в водлокку. При покрытиях больших 1/2 • : рззкоз усиленно этой тендоецян вследствие заполне-

:<,:.■: ¡.'ззкзэогэ состояния. Укзльсввпо доли перенесенного заряда увеличением хендектраини цезия определяет укекыекие скорости г.кч»енгя работы вихеда.

ОЗЙЗкШ РЕЗУдЬШИ К ЕзБОАН

1. ¿порви; кзтедо::, но содергадкк приблкЕекий к форке потенциала, проведен» са;-:зссгласзвеннне расчеты электронной структура ряда г.олахзл&птиых кзталлов, Злектронкая структура езркя '.случена с учетон спни-орбиталького взаимодействия. Установлено, что использование функционале лвхальной плотности ведет к с;:с-?£!«•:г.:чгсгоку уьскьсеккв энергетических целей и увели»екко сирин* зепк проводимости (за исг.лвчанпек Зе) в поливалентных нз-таллах.

2. В имели танг.пх плекоп с псуопъе ссноссглг.сован:-:ых расчетов подучонс элек-тронкак структура поверхности (ССС1) бериллия, квгивх, гя:н;:с к ГЪказано, что с узеличеккек атомного нокзр кора ноибельенз изменения 2 электронной структуре рассмотренных ол2к<зн?о£ происходя? 2 цзатсе золь* Бгклдсаие. Висойодоягяизо-вапиэо из поверхности Ео занятое состояние в точке Г дзунер-

нс1: зо;;к Ернллдзае становится кевес лопалпзоаакка.ч на поверхности /'^ССС'1). Более сильное прошс&всвеиие вглубь материал г нзблпдается по поверхности 1л (ССС1). На пэверхвоста кадмия запятых поверхностных состснний в окрестности точке Г кет. Зта тенденция связана с узедичекиен гсксаган&льн&гс откзпекия с/а. сакятоо поверхностное состояние в точке К и Порег.г.мссткыГ: резонанс в точке К визе уровня ->зр;-п: наблсдагтся на всех рьг-с.чо гревши: логгрхпостлх (00С1). Зтг объясняется тек., что от:: состояния оСлсдагт спхкзтриеГ: ?...» Р„ типа и определяв тек • веаимод еистлня^;: г плоскости поверх коек. Особенно стё г Вз яь~ дяется суазстЕоаанкз двух зазятах поверхностных состоя::;'.;'; в од ас г. гьпресекнзл пел;: и тонне Я с двух зааяткх поверхностях резонансов в точке Г..

3. Получена самосогласованная релятивистская слег.тро!;кая струп-

тура поверхности БаСС01) о учетом спии-орбктадьиого взаимодействия. Показано, что учот спин-орбпталыюго потенциала приводит я появлэвип визе уровня {арки дополнительных запре-зонпых колея еир;:аой 0,2 зЗ з точгах 1 к 1!. Б спин-орйатгль-ноЗ запрецеяво!! лэли з точхэ X локализуется поверхностнее состояние. Дополнительно спан-орбиталькоэ ззаккодеастзко вызывает расцепление зырохаень'ого поверхностного состояния э тэчзсе М.

К. При нанесении яолукоиослзя натрия на позерхг.ость - (¿01) еохранлвтся поверхностные состоязяя подлоги, катерке становятся з этой случае подпозерхностншга. ОсагдвнннЯ яатрзй генерирует собственные поверхностные сэстоягля, одно из которых в окрестности точки Г оказывается занятым. Показана, что происходит перенос заряда из области знгэ адсорбированного слоя //я в сторону подложки А<? . При этом часть лоренэсеннсго электронного заряда накапливается на связи - А/. Перекос заряда приводит к перестройке потенциального барьера к укеяь-аеннэ работы выхода.

5. При ианессчих «онослоя атомарного водорода на поверхность А^(С01) исчезая? поверхностные состодггля подзохки и образуется поверхностный резонанс в центре двумерной зоны Бриллззьа

з нижней части объемных состояний АД Вблизи границ зоны Бркллвэна этот резонанс превращается в кстшше поверхностнее состояние, зарядовая плотность которого локализована иа атомах водорода. Нанесение моаослоя водорода приводит к незначительному переносу электронного заряда к атомам водорода, что повыиает работу выхода на 0,1 эВ. Увеличение концентрации атомов водорода вэдет к появленав дополнительных поверхностных состояний и дальнейшему увеличению работы выхода.

6. Рассмотрено влияние адсорбированного слоя цезия различной концентрации иа элзктроннуэ структуру и работу эыхода поверхности арсенида галлия (ПО). Показано, что при адсорбции цезия, который рассматривался в кодэла желе, поверхнооть маталлизует-ся. Зто сэязано с переносом заряда от адслоя цэзия :: подложке путем заполнения позанятого поверхностного состояния частой поверхности арсенида галлия (ПО) з точка X, что приводит при малых концентрациях цезия к резкой? уионь-лонза работа выхода.

С увеличенная степени покрытия поверхностноэ состояние, генерируемое эдслоэи цезия» смекается по энергии бнлз. После пересечения уровня Форми оно звподкяегся 6,5 олектрокоуи Z5 , что проводит г. укеньсенис степени пороноса заряда от адсорбированного слоя е яодлогке и заиедляет скорость изкаиенич райоты i 1-хсда. s

OcKoBiiiiO результата диссертации о и у б л и к с б а и и в следугднх работах

1. Chulkov £.V., Silkin 7.M., Tonin V.E.s Lipnltokli A.G. The firGt-principiea calculation oi the electronic structure or the cu-ffnoc of pur« notai a and layers adrorbed or. their зигГассэ// Extended abstracts oi Int. coni, oa "Siectrodvnr.^ics and quantum phenoacnfi at Intorfacoa" ,ïelavi, 1534.-p. ЭТ-39-

2. Cfculkov E.7. , silkia V. 'Д. А о initio cslculaticr. c£ the surface clectroaic structure of 1^(0001 )//Solid Stato Ccrjr.ua.-15Se.-V.5e, К v.-p.273-275.

3. 0..-::$:>: 5.K., Чулков E.3. Электронная структура поверхности Bs ССС01)/УПэвесхизсть. »¿iau, хккия, механика. -1957.-S <«.-0.120-ГЛ.

i.. Ctux»::-; 5.M., Заргарьянц Г..К,, Чулков Е.3. Электронная структура работа выходе гонких плеког. А£(СС1) и A/(lCI)-t-с(2x2)/бУ/Пагерхкость. ¿кзика, химия, механика,-1957.-fc 9,-с. 59-6-1.

5. Chultov 2.7.. SHlkia V.n., Shirykclc»* E.K. Sui-Гсге electronic structure of Be(OOOI) and Из(0001)//Surface Sci.-1987.-V. 1SB 1-2.-p.237-300.

£. Силки:; 2.K., Чулков E. 3. Электронная структура поверхности Оа А$ с субкоксслойк»'/.;: покрытиям« цозкк//Тео. докл. IX

Всесоюзного епкпозпука "Згектрокиие процессы «а поверхности

тэиг.их__ слоях полупроводников1,Новосибирск,1555.-с.160. '*. Chulkov E.V., Si-i:is v.:.'., Lipnitskii A.G., ïtsin Y.S. Sïss first-principle" calculations of the electronic ntructure of tr.i curîaoc оГ yure cotais слс laycrc tdcoroei en their s'jrfaees/./ 21ectrochi=ics ¿ota.-19S9.-7.321

8. Ckzskh 3.S., Селядквза И.О., Чулг.ов £.3. 'Поаерхцз-спшо с подповерхностное злег.трокнце состояния елохиния-с сдсорсдро-ваннымк елвяки водорода и натрия//Поверхность. гизкка, днжя,

механика.-IS89.-» I. -с.93-99,

•9. ChulKoT E.V., Silün V.U., Lipnitskii A.C., Panln V.3. Jlrst-princlplsa calculation of the surface electronic atruoture of pure netals and layers adsorbed on their surf с.сеа//Ргосeedlnga of the Int. conf. "Klectrodynanlca and quantua phenomena at inter-facean,?blliei:Metsniereba,1986.-p.6-13.

10. Chulkov E.V., Sililn V.U. Electronic structure of the Al(OOI) surface with adsorbed Ha halfraonolayer//Sur£ece Scl.-19S9.~V.215, Ii 2.-p.385-393.

11. Чулков S.3., Силкин 3.M. , Иирыкалов В.Й. Лврвопряишигеые псзвдопотенциалы я их примэнеиие j физике кеталлоэ//$ММ.-IS87.-T.«,* 2.-с. 213-236.

12. Липняцкий А.Г., Никифоров А.З., Си л яиц В, М., Чулков В.З. Самосогласованная электронная структура поверхности непереходных металлов//Тез. докл. Зсесоазц. конф., "Прверхность-85", Черноголовка.-I989.-c.I9.

КЗ 07223. Поштсвно * печати 14.05. 90 г. <?врмат 60*S4 1/16. 05ьем 1, 12 леч. а. Закаа 490. Бвашагио. Твры* 100 виз,

Поотграфитескн! участои ТКЦ СО АН СССР 634055, Тсгмси-З", пр. Амаемнчесзш)», 2