Суперструктура поверхности ( англ. surface superstructure ) — термин, используемый для обозначения специфической структуры верхнего атомного слоя (или нескольких слоев) кристалла .

Описание

Возникновение термина «суперструктура» обусловлено тем, что структура поверхностного слоя может сильно отличаться от структуры нижележащих слоев кристалла, причем это имеет место даже для атомарно-чистых поверхностей, в отсутствие каких-либо посторонних адсорбатов .

Запись для обозначения определенной суперструктуры связывает её двумерную решетку с решеткой идеальной плоскости подложки. Обычно это делается с помощью одного из двух способов, представленных ниже.

Запись, предложенная Парком и Мадденом, заключается в определении матрицы, которая устанавливает связь между векторами примитивных трансляций поверхности и векторами примитивных трансляций идеальной плоскости подложки . Если { a _s , b _s } и { a , b } — векторы трансляций суперструктуры и плоскости подложки соответственно, то они могут быть описаны соотношениями

${\displaystyle {\begin{aligned}{\textbf {a}}_{s}&=G_{11}{\textbf {a}}+G_{12}{\textbf {b}},\\{\textbf {b}}_{s}&=G_{21}{\textbf {a}}+G_{22}{\textbf {b}}.\end{aligned}}}$

и суперструктура может быть представлена в виде матрицы G

${\displaystyle {\begin{aligned}G=\left({\begin{array}{cc}G_{11}&G_{12}\\G_{21}&G_{22}\end{array}}\right).\end{aligned}}}$

Иногда используется и запись в виде ( G ₁₁ , G ₁₂ )×( G ₂₁ , G ₂₂ ).

Более наглядная, но менее универсальная запись была предложена Элизабет Вуд. В этой записи указывается отношение длин векторов примитивных трансляций суперструктуры и плоскости подложки. Если необходимо, то указывается и угол, на который следует повернуть элементарную ячейку поверхности, чтобы её оси совместились с векторами примитивных трансляций подложки. Таким образом, если на поверхности подложки X( hkl ) образовалась суперструктура с векторами примитивных трансляций | a _s |= m | a |, | b _s |= n | b | и углом поворота φ, то эта суперструктура описывается в виде X( hkl ) m × n - R φ.

Если оси элементарной ячейки совпадают с осями подложки, т. е. φ = 0, то нулевой угол поворота не указывается (например, Si(111)7×7). Для обозначения центрированной решетки используется буква c (например, Si(111)c(4×2)). Если образование суперструктуры вызвано адсорбатом, то в конце записи указывается химический символ этого адсорбата (например, Si(111)4×1-In) .

Реконструкцию поверхности изучают с помощью методов чувствительных к расположению атомов на поверхности таких как дифракция медленных электронов и сканирующая туннельная микроскопия .

Примечания

Литература

• Park R. L., Madden H.H. Annealing changes on the (100) surface of palladium and their effect on CO adsorption // Surface Science. 1968. V. 11, №2. P. 188–202.
• Wood E. A. Vocabulary of surface crystallography // J. Appl. Phys. 1964. V. 35, №4. P. 1306–1312.
• Оура К., Лифшиц В. Г., Саранин А. А. и др. Введение в физику поверхности / Под ред. В. И. Сергиенко. — М.: Наука, 2006. — 490 с.