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固体表面物理化学  041M5021H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:裘晓辉等
课程编号: 041M5021H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:裘晓辉等
英文名称: Physical Chemistry of Solid-State Surface

教学目的、要求

本课程为物理化学、催化、材料、纳米科学等专业的研究生开设的专业普及课。主要内容涉及固体表面的原子结构及电子能态、薄膜材料的生长与制备、表面修饰与改性、固-气及固-液界面的吸附、扩散过程及反应现象,并讲授研究表面物理和化学性质的重要实验方法及原理。通过本课程的学习,使学生掌握固体材料表面的基础常识与理论,熟悉表面性质研究的实验技术方法,为进一步从事与表面相关的专业研究打下基础。

预修课程

物理化学、结构化学

教 材

主要内容

第一章:固体材料与表面结构(4课时)
表面现象;固体表面物理化学简史;表界面的类型及作用;表面的基本特征与基本参数;二维结晶学表面原子结构先容(重点及难点):单晶表面命名法,Miller指数、Wood记号、矩阵表示;内外表面。

第二章:固体表面的物理与化学性质(23课时)
1. 表面热力学性质:热力学函数、晶面与表面能、表面原子弛豫和结构变化;表面张力与表面活性剂、表面偏析。
2. 表面原子的动态性质(重点):表面扩散、吸附及脱附过程、表面反应。
3. 表面电学性质(难点):金属与半导体表面态、表面空间电荷效应、能带弯曲。
4. 薄膜材料的生长及制备。
5. 运动状态下的接触界面:摩擦、润滑过程界面物理化学。

第三章:固体表面研究的基础实验方法、原理及应用(18课时)
1. 表面化学元素组成及化学态研究:俄歇电子能谱(AES);光电子能谱(XPS-UPS)。
2. 表面微观形貌及结构研究:扫描探针显微术(SPM);电子显微术(TEM-SEM)。
3. 表面原子结构、分子及吸附物种谱学研究:表面反射红外光谱(IRAS)与表面增强激光拉曼光谱(SERS);高分辨电子能量损失谱(HREELS);离子散射谱(ISS)与二次离子质谱(SIMS);低能电子衍射(LEED)与反射式高能电子衍射(RHEED)。

学时分配与进度计划:课堂讲授45课时,复习及考试5课时。 
考核方式:闭卷笔试(75%)+ 课外作业(20%) + 平时成绩(5%)。

参考文献

1. A. W. Adamson and A. P. Gast, Physical Chemistry of Surfaces, 6th Edition, Wiley-Interscience, 1997.
2. G. A. Somorjai, Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, John Wiley & Sons, Inc., 1994.
3. G. A. Somorjai, Chemistry in two dimensions: surfaces, Cornell University Press, 1981. 
4. G. Ertl and J. Küpper, Low Energy Electrons and Surface Chemistry, VCH, 1985.
5. C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons, Inc., 6th Ed., 1986. 
6. R. P. H. Gasser, An Introduction to Chemisorption and Catalysis by Metals, Oxford Science Publications, 1985.
7. R. I. Masel, Principles of Adsorption and Reaction on Solid Surfaces, John Wiley & Sons, Inc., 1996. 
8. D. P. Woodruff and T. A. Delchar, Modern Techniques of Surface Science, Cambridge, 1986. 
9. D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Wiley and Sons, Inc., 1983. 

授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教2-104
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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