表面结构的研究

一块理想固体的原子排布类似于一个个按一定规则堆砌的刚体小球，具有完整的三维周期性。所谓表面则是这种三维周期性在某一方向上的中断，因此理想表面的原子排布应具有完整的二维周期性。实际上， 这种理想表面一般是不存在的，表面原子要按其特有的性质进行重排， 最终达到稳定的有序（有一定周期性）或无序（无一定周期性）结构。人们把原子的这种沿表面方向的重排称为“再构”，而将沿垂直于表面方向的重排称为弛豫。吸附质在衬底（吸附剂）表面上的吸附也可形成有序或无序的表面结构。吸附质分子的结构信息及吸附过程中衬底原子的重排，是表面化学研究的一个重要问题。对于表面有序结构的研究， 低能电子衍射（LEED）技术是较成熟与有效的方法之一。其原理是从低

能电子枪发射出来的一束单色电子与表面原子发生弹性碰撞，由于表面具有一定周期性，弹性散射的电子波产生干涉现象，给出对应于一定表面周期性的衍射花样。由于低能电子在晶体中具有较小的穿透能力（平均自由程较小），这种弹性散射电子的信号仅仅带来了晶体表面层原子的有序排列信息，从而可以了解晶体表面排列的周期性。如果不断改变入射低能电子的能量和入射角，可得到一系列的 LEED 谱，配之于必要的理论计算，人们可以精确地获得表面吸附层原子相对于衬底原子的位置的信息。如今，利用这一技术已能在键长为 10^-1■和键角为 10^-1 度的精确度上测定有序表面原子结构的变化。随着同步辐射技术的应用和发展，通过物质在 X 射线吸收边附近的共振吸收信号，即表面广延的 X 射线吸收精细结构（SEXAFS）来研究无序表面的表面结构也变得越来越普遍。利用这种技术，人们可以获得 LEED 得不到的无序表面的表面组成和表面结构的信息。