表面態(tài)表面態(tài)的形成

1) 理想、清潔半導(dǎo)體表面：理想表面產(chǎn)生表面能級(jí)(表面態(tài))的原因是塔姆(Tamm)首先提出的,他認(rèn)為晶體的周期性勢(shì)場(chǎng)在表面處發(fā)生中斷引起了附加能級(jí).因此,這種表面能級(jí)稱為塔姆表面能級(jí)或塔姆能級(jí)(Tamm Level).塔姆曾計(jì)算了半無(wú)限克龍尼克–潘納模型情形,證明在一定條件下每個(gè)表面原子在禁帶中對(duì)應(yīng)一個(gè)表面能級(jí).上述結(jié)論可推廣到三維情形,可以證明,在三維晶體中,仍是每個(gè)表面原子對(duì)應(yīng)禁帶中一個(gè)表面能級(jí),這些表面能級(jí)組成表面能帶.因單位面積上的原子數(shù)約為,故單位面積上的表面態(tài)數(shù)也具有相同的數(shù)量級(jí).表面態(tài)的概念還可以從化學(xué)鍵的方面來(lái)說(shuō)明.以硅晶體為例,因晶格在表面處突然終止,在表面的最外層的每個(gè)硅原子將有一個(gè)未配對(duì)的電子,即有一個(gè)未飽和的鍵.這個(gè)鍵稱為懸掛鍵,與之對(duì)應(yīng)的電子能態(tài)就是表面態(tài).因每平方厘米表面約有個(gè)原子,故相應(yīng)的懸掛鍵數(shù)也應(yīng)為約個(gè).表面態(tài)的存在是肖克萊等首先從實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)的.以后有人在超真空對(duì)潔凈硅表面進(jìn)行測(cè)量,證實(shí)表面態(tài)密度與上述理論結(jié)果相符。

2) 實(shí)際表面：在表面處還存在由于晶體缺陷或吸附原子等原因引起的表面態(tài)這種表面態(tài)的特點(diǎn)是其數(shù)值(表面態(tài)密度)與表面經(jīng)過(guò)的處理方法及所處的環(huán)境有關(guān)。

表面態(tài)是固體自由表面或固體間接口附近局部性的電子能態(tài)。由于固體表面原子結(jié)構(gòu)不同于體內(nèi)原子結(jié)構(gòu)，使得表面能級(jí)既不同于固體體能帶，也不同于孤立原子能級(jí)。半導(dǎo)體表面通常位于基本禁帶中或禁帶邊緣附近，電子波函數(shù)在表面向內(nèi)、向外都是衰減的。

塔姆（Tamm）態(tài)的概念最早是在1932年提出的。塔姆指出由于表面處晶格突然中斷形成一階躍勢(shì)壘來(lái)描述一維半無(wú)限晶體中電子行為，且在真空區(qū)（Z0）仍具有布洛赫波性質(zhì)。而且晶體布洛赫波函數(shù)與指數(shù)衰減波函數(shù)在表面處（Z=0）必須滿足波函數(shù)及其一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的條件，基于此條件解出能量表達(dá)式。當(dāng)k取復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)向體內(nèi)方向衰減的定域在表面的電子態(tài)即塔姆態(tài)。

1935年Maue利用準(zhǔn)自由電子（N.F.E）模型，用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)晶體勢(shì)函數(shù)，取波函數(shù)及其一階導(dǎo)數(shù)在表面處連續(xù)的條件，證明波勢(shì)k取復(fù)數(shù)時(shí)在晶帶中有表面態(tài)存在條件。

1939年消克萊（Shockley）考慮具有兩個(gè)終端的一維有限鏈晶體的電子態(tài)。并根據(jù)原子間距大小提出表面態(tài)存在條件。Shockley的研究表明，只有較低態(tài)是S態(tài)時(shí)才產(chǎn)生表面態(tài)（Shockley態(tài)）。它是由表面原子出現(xiàn)懸掛鍵而產(chǎn)生的本征表面態(tài)。

1939年戈德溫利（Goodvain）用緊束縛（TB）模型，用原子軌道線性組合法（LCAO），同樣由求解久期矩陣，得到表面態(tài)存在于能帶的結(jié)論。

1947年巴?。˙ardeen）吉布尼發(fā)現(xiàn)，可以用一種電解質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體表面加電場(chǎng)來(lái)控制載流子。他們研究半導(dǎo)體鍺的表面性質(zhì)，把一只鍺二極管浸在電解液里，并接上直流電源，發(fā)現(xiàn)有一部分電流是由鍺表面附近的空穴流動(dòng)而形成的。他們企圖改進(jìn)場(chǎng)效應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間，卻出乎意料地發(fā)現(xiàn)了晶體管效應(yīng)。他們采用兩根細(xì)金屬絲與鍺片的表面接觸，兩根絲分隔的距離很小時(shí)（0.005cm左右）發(fā)現(xiàn)一根絲與鍺片之間有微小的電流變化，這就是晶體管的放大作用。由此他們兩人發(fā)明了三極管，標(biāo)志著現(xiàn)代電子技術(shù)的第二次飛躍。同時(shí)Bardeen提出了費(fèi)米能級(jí)釘扎的概念。認(rèn)為在半導(dǎo)體表面存在一些能級(jí)處理禁帶中的本征表面態(tài)。它是半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)在表面處釘扎在這些能級(jí)位置上，因而勢(shì)壘在與金屬接觸前已經(jīng)形成。不同功函數(shù)的金屬與半導(dǎo)體接觸不會(huì)明顯改變勢(shì)壘高度，這就是Bardeen模型。

1948年肖克萊和皮爾松（Pearson）為驗(yàn)證巴丁的假說(shuō)設(shè)計(jì)了世界上最早的場(chǎng)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置。證明在表面電場(chǎng)的作用下，表面空間電荷的一部分會(huì)發(fā)生移動(dòng)，但大部分不動(dòng)，原因是這些電荷“陷阱”了表面態(tài)。

1957~1960年間，庫(kù)特基和托馬?？耍═omasck）等人用線性組合法（LCAO）較有成效地處理了理想晶體表面的各種局域態(tài)，發(fā)現(xiàn)肖克萊型表面態(tài)形成能帶，其寬度很窄（0.2ev左右）。當(dāng)表面勢(shì)微擾相當(dāng)強(qiáng)烈時(shí)表面態(tài)形成的能帶會(huì)移到禁帶中央以下。

1964年P(guān)ugh也采用線性組合法，完成了緊束縛模型的計(jì)算。計(jì)入了第一、二、三層近鄰原子勢(shì)的微擾作用，得到了金剛石（111）表面態(tài)能帶的E~K關(guān)系，并計(jì)算了這種位于禁帶中央附近的表面態(tài)能帶態(tài)密度。發(fā)現(xiàn)表面態(tài)非常集中，在極窄的帶寬中的狀態(tài)占總數(shù)的90%以上。

1974年埃皮爾包姆（Appelbaum）和赫曼（Hamamn）對(duì)表面電子態(tài)的計(jì)算邁出了很重要的一步。他們采用了能很成功地計(jì)算體內(nèi)能帶的自洽贗勢(shì)法，提出一種充分考慮表面上各種相互作用的表面勢(shì)公式，反復(fù)協(xié)調(diào)表面勢(shì)、表面電荷密度與表面能譜結(jié)構(gòu)，對(duì)半導(dǎo)體表面電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定量計(jì)算，取得了與實(shí)驗(yàn)一致性較好的結(jié)果。除此之外，Pandy和Phillips用LCAO方法對(duì)Si（111）表面態(tài)進(jìn)行計(jì)算。得到與Appelbaum等用自洽贗勢(shì)計(jì)算大致相符的結(jié)果。

還有Cohen等從另一角度，用自洽贗勢(shì)方法計(jì)算表面能帶。他們用無(wú)窮個(gè)十二層格點(diǎn)組成的薄片和真空薄片交替排列。這樣組成的結(jié)構(gòu)具有三維周期性，可以沿用計(jì)算三維晶體能帶結(jié)構(gòu)的方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是比較容易把表面的晶格重構(gòu)考慮進(jìn)去。后來(lái)，人們利用這種方法作了許多工作，并計(jì)算出各種表面重構(gòu)的情況下系統(tǒng)的總能。從總能的極小值求出穩(wěn)定的重構(gòu)結(jié)構(gòu)，并和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較得到了很好的結(jié)果。

自洽贗勢(shì)方法用于表面計(jì)算的一個(gè)最新發(fā)展是Hybertsen和Louie用于準(zhǔn)粒子方法來(lái)計(jì)算表面態(tài)。計(jì)算得到了As在Ge（111）面上形成的表面態(tài)與最近的角分辨光電子譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得十分好。說(shuō)明準(zhǔn)粒子方法不但可用于體能帶的計(jì)算，而且在表面態(tài)的能量計(jì)算方面，也帶來(lái)了很大的改進(jìn)。

1977年Spicer等用光電子譜研究了CaAs半導(dǎo)體的表面電子結(jié)構(gòu)。在CaAs（110）表面，As原子懸掛鍵被電子占據(jù)形成填滿的表面帶，而Ca原子的懸掛鍵則完全是空的，形成全空的表面帶。表面吸附、外來(lái)原子或表面的不完整性（缺陷、臺(tái)階、雜質(zhì)）都會(huì)產(chǎn)生表面態(tài)，被稱為非本征表面態(tài)。近幾年來(lái)，謝希德和同志們主要從事表面物理研究。對(duì)表面弛豫、表面吸附以及各種接口的研究取得了一定進(jìn)展。他們用能量最低的原理研究CaAs（110）表面弛豫情況。通過(guò)一系列元素吸附前后表面結(jié)構(gòu)的變化得出，CaAs（110）面費(fèi)米能級(jí)的釘扎可能是由于吸附后表面馳豫減小，使表面態(tài)重新進(jìn)入禁帶的緣故，與法國(guó)和德國(guó)一些學(xué)派從實(shí)驗(yàn)角度得出的觀點(diǎn)一致。國(guó)外原有的理論計(jì)算認(rèn)為Cl只能吸附在Ge（111）面的三度開(kāi)位上，而謝希德首次根據(jù)自己的計(jì)算提出Cl更可能吸附在Ge（111）面的頂位上。這一結(jié)論在1982年已為國(guó)外實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。于是國(guó)際理論界重新做了計(jì)算，在1983年同意了他們關(guān)于Cl吸附在Ge（111）頂位的結(jié)論。除此之外他們還研究各種接口的電子態(tài)。由于硅化物具有較低的形成溫度和較高的電導(dǎo)，大規(guī)模集成電路中有廣泛的應(yīng)用前景。因此她和同事們選擇了鎳硅化合物和硅界面為對(duì)象，做系統(tǒng)的理論研究，不僅搞清了鎳在Si（111）和Si（100）表面吸附初始階段的位置和電子特性，詳細(xì)研究不同組分鎳硅化合物的電子結(jié)構(gòu)，得到鎳硅化合物電子結(jié)構(gòu)隨組分的變化規(guī)律。這些研究能幫助人們了解表面的幾何結(jié)構(gòu)，外來(lái)原子或分子吸附引起的各種電子態(tài)的變化、電荷的再分布、化學(xué)鍵合等許多基本原理，是半導(dǎo)體表面電子態(tài)研究中的前沿。

1)按來(lái)源分：

本征表面態(tài)：清潔表面（可存在再構(gòu) 弛豫等）的表面態(tài)

非本征表面態(tài)：外來(lái)因素（如存在雜質(zhì)原子、吸附物、晶格缺陷等）引入的表面態(tài)

2)按電子占據(jù)情況分

滿態(tài)：已被電子占據(jù)的表面態(tài)

空態(tài)：未被電子占據(jù)的表面態(tài)

3)按帶電類型分

類施主表面態(tài)：電子占據(jù)呈中性 不被電子占據(jù)帶正電

類受主表面態(tài)：不被電子占據(jù)呈電中性 電子占據(jù)帶負(fù)電

4)按與晶體體內(nèi)交換載流子的時(shí)間常數(shù)分

快表面態(tài)：與體內(nèi)快速交換載流子 弛豫時(shí)間<1ms

慢表面態(tài)：與體內(nèi)緩慢交換載流子 弛豫時(shí)間1ms-100s

5)按能級(jí)位置分

束縛表面態(tài)：能級(jí)在體內(nèi)禁帶之中

表面共振態(tài)：能級(jí)與體內(nèi)允許帶部分或全部重合 且波函數(shù)與體內(nèi)波函數(shù)產(chǎn)生共振

歸一化主要是為了簡(jiǎn)化計(jì)算，常用的方式就是將每個(gè)自由度的主振型第一個(gè)元素變?yōu)?。模態(tài)質(zhì)量應(yīng)該是前乘振型矩陣的轉(zhuǎn)置，后乘振型矩陣得到的對(duì)角質(zhì)量矩陣，還有一種歸一化方法就是將這個(gè)對(duì)角質(zhì)量陣變成單位陣。

模態(tài)質(zhì)量有意義，反映了體系中有多少質(zhì)量對(duì)這階模態(tài)振型有大的影響，每一階是不同的。歸一化振型就是計(jì)算的振型（計(jì)算位移值）除以最大的值，變成最大值為1，反映體系各處相對(duì)變形。廣義質(zhì)量矩陣不是模態(tài)質(zhì)量。模態(tài)質(zhì)量計(jì)算還涉及到振型和振型參與系數(shù)。

熱態(tài)起動(dòng)是指主機(jī)在停車不久的熱態(tài)下或采取暖機(jī)，使其在高于環(huán)境溫度狀態(tài)下的起動(dòng)。

中文名稱

熱態(tài)起動(dòng)

英文名稱

hot starting

定　　義

主機(jī)在停車不久的熱態(tài)下或采取暖機(jī)，使其在高于環(huán)境溫度狀態(tài)下的起動(dòng)。

應(yīng)用學(xué)科

船舶工程（一級(jí)學(xué)科），船舶機(jī)械（二級(jí)學(xué)科）

(1)信息準(zhǔn)確

已使用電腦管理的飯店，其房態(tài)變更和轉(zhuǎn)換過(guò)程是實(shí)時(shí)和自動(dòng)的，屏幕顯示直觀，一目了然。只要能確保每次輸入的指令信息準(zhǔn)確無(wú)誤，房態(tài)比較容易控制。采用傳統(tǒng)的客房狀態(tài)顯示架及信號(hào)燈系統(tǒng)等手工控制房態(tài)的飯店，主要采用變換客房狀態(tài)卡條，按時(shí)正確填寫(xiě)、交換、核對(duì)控制表格，加強(qiáng)多方信息溝通等方法來(lái)控制房態(tài)。

(2)加強(qiáng)房態(tài)的核對(duì)

由于總臺(tái)的工作量大，而且房態(tài)時(shí)常處于變化之中，雖然很多飯店可通過(guò)電腦查詢了解目前的房態(tài)，但是員工工作上仍可能出現(xiàn)差錯(cuò)，從而造成接待處的房態(tài)與客房樓層的房態(tài)不符。因此，進(jìn)行房態(tài)的核對(duì)是必要的，要定時(shí)與客房部的“樓層報(bào)告”相核對(duì)，一般采取一日三次核對(duì)的方法，以免出現(xiàn)“漏房”、“虛房”或員工營(yíng)私舞弊現(xiàn)象，而導(dǎo)致客房銷售及客房服務(wù)的混亂。

總之，正確控制客房狀態(tài)，主要是為了有效地銷售客房。無(wú)論采用何種客房狀態(tài)控制系統(tǒng)，都要加強(qiáng)總臺(tái)接待、賬務(wù)、預(yù)訂與客房部之間的房態(tài)變更、轉(zhuǎn)換控制，保持信息溝通及協(xié)作，最終提高為客人服務(wù)的效率和經(jīng)濟(jì)效益。