材料表面原子遷移擴散

原子、分子的遷移和擴散是自然界很普遍的一種物理現象,它們的巨觀效果是部分物質發生轉移,最終表現為部分物種線上性空間內重新分布。與塊狀材料相比,處於材料表面上的原子的遷移和擴散將更為容易;另一方面,即便是塊狀材料本身,不論是金屬及其合金,還是半導體、陶瓷以及高分子聚合物,其中少量合金元素、摻雜物、添加劑乃至微量有害物種,往往會通過原子的遷移運動而在材料表面富集,產生“表面偏析”,從而改變表面原子的組成和化學結構。處於實際工作狀態下的材料,人們常常發現其表面結構、特性可能和靜態條件下完全不同,這是進行材料表面研究和器件失效分析時經常遇到的一個共同現象。

材料表面和異質界面上原子遷移擴散已對現代技術發展產生重大影響,它直接影響薄膜的成核和生長,影響非均相催化劑表面反應,影響粉末冶金和陶瓷粉粒的燒結過程,影響材料表面氧化還原反應動力學。隨著材料和器件尺度的減少,表面積和體積之比值(俗稱A/V比值)的增加,表面原子遷移和擴散的影響將越來越明顯,其影響的程度也越來越重要。特別是納米線和量子點的形成,基礎就是原子沿表面的遷移和擴散,因此,對於材料表面原子的遷移和擴散研究越來越得到學術界的重視,並已做了大量的理論和實驗研究,其成果集中地匯集在幾本著作中,可供讀者參考。

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