表面擴散

是指原子、離子、分子以及原子團在固體表面沿表面方向的運動。當固體表面存在化學勢梯度場,擴散物質的濃度變化或樣品表面的形貌變化時,就會發生表面擴散。

表面擴散

表面原子是在周期勢中斷的平面上移動,因而,表面擴散與體內擴散固然有許多相同之處,但也有自身特點。主要是擴散率高,在晶鬚生長實驗中,觀察到的表面擴散率高達1厘米2/秒,這已與氣相擴散過程相近,表面擴散過程與表面的取向有關,用場離子顯微鏡觀察到單個錸原子在銥的(111)、(113)平台上的異質表面擴散激活能分別為0.52eV及1.17eV,差別很大;表面狀態如吸附物質的存在,也會強烈影響表面擴散。

熱振動能量的漲落可能使表面原子獲得足夠的能量克服表面勢壘,變成近鄰位置上的吸附原子,這是最簡單的完整晶體表面自擴散。在實際晶體表面上存在各種類型的缺陷,根據表麵條件,表面原子可以在平台上或沿台階移動;表面原子也可填充到表面空位上,引起空位的遷移;或發生更加複雜的擴散過程。
研究表面擴散的實驗方法主要是放射性示蹤、物質傳遞、場離子顯微鏡及場發射等技術。人們運用這些實驗方法測定表面擴散係數,用以研究表面動力學過程,確定表面勢。表面擴散與燒結、晶體生長、薄膜工藝、蠕變等密切相關。但對表面擴散過程機理的了解有待深入。

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