Yüzey, iki
faz (katı-katı, sıvı, gaz) arasındaki sınırdır.
Katı bir cismin
yüzeyindeki interatomik kuvvetlerin doğası, kütle (bulk) halindekinden
farklıdır. Sonuç olarak, atomik yeniden yapılanrma sırasında oluşan üst atomik
tabakanın denge halindeki yapısı, bir kural olarak, kütledeki (bulk) atomik
düzlemlerin karşılık gelen yapılarından farklı olur. Bu, özellikle, yüzeye özgü
benzersiz özelliklerin ortaya çıkmasına (örneğin, elektronik yüzey durumlarına)
yol açar. İki temel atomik yüzey rekonstrüksiyon vardır:
·
Yüzey
rekonstrüksiyon
·
Yüzey
relaksasyon
Yüzey rekonstrüksiyon (yeniden yapılandırma), bir kristalin yüzey tabakasının modifikasyon (değişimi) prosesidir; tabakanın atomik yapısının, kristal yığındaki ilgili atomik düzlemlerden farklılaşmasına neden olur. ‘Rekonstrüksiyon’ terimi, yeniden yapılandırılmış yüzeyin kendisini tanımlamak için de kullanılır.
Yeniden yapılanma sınırlı sayıda metal yüzey için
gözlenirken, çoğu yarıiletken yüzeyin karakteristik bir özelliğidir. Bir
yarıiletkende hacimsel serbest yüzey, çok miktarda doymamış (dangling*) bağ
nedeniyle dengesizdir. (*dangling bir bağ -sarkık, asılı- hareketsiz bir atomdaki yetersiz bi valenstir.)
Yüzey
serbest enerjisini azaltmak için atomların orijinal konumlarından çıkarılarak
birbirleriyle bağlantı oluşturulmasıyla sarkan bağlar doyurulur. Yüzey
enerjisinin daha da azaltılması, geriye kalan doymamış bağlar arasındaki yük
transferi ile sağlanır. Diğer taraftan, atomların yer değiştirmesi, latiste
mekanik streslere neden olur ve bu da yüzey serbest enerjisini arttırır. Bu iki
eğilimin etkileşiminin sonucu, yeniden yapılandırılmış yüzeyin spesifik
yapısını tanımlar. Genellikle, üst tabakanın yeniden yapılandırılmasına daha
derindeki tabakaların gevşemesi eşlik eder.
Submonotabaka (altmonotabaka) filmlerin yüzeyindeki
adsorpsiyon genellikle yüzey rekonstrüksiyonunda bir değişikliğe neden olur; bu,
bir adsorbatla indüklenen yeniden yapılanma olayıdır. Yüzey rekonstrüksiyon
Wood notasyonuyla (E.A. Wood, 1964)
veya matris (veya Park ve Madden, 1968)
notasyonuyla verilir (Şekil-1). (Bak.
Yüzey Süperyapı)
Yüzey relaksasyon
(gevşeme), kristalin yakın-yüzey tabakasının modifikasyonudur
(değiştirilmesi); burada, üst tabakanın atomik yapısı kütledeki (bulk) karşılık
gelen atomik düzleminkiyle aynı kalırken, birinci ve ikinci tabakalar
arasındaki mesafe veya bunların relatif konumları kütledekinden sapar.
Gevşeme, normal ve lateral (paralel veya teğetsel de denir)
olarak ayrılır.
Normal relaksasyonda, üst tabakanın atomik yapısı
kütledekiyle (bulk) aynıdır, ancak üst ve ikinci tabakalar arasındaki mesafe, kütledeki
düzlemler arasındaki mesafeden farklıdır (Şekil-2a). Metallerde saf normal
gevşeme gözlenir. Çoğu durumda, ilk azalan tabakaarası mesafedir. Daha derindeki
tabakalar durumunda bulk aratabaka mesafeden sapma derinlikle azalır
(genellikle salınımlı olarak).
Paralel veya teğetsel relaksasyon olarak adlandırılan,
yüzeye paralel üst tabakanın düzgün bir yer değişimi de olabilir (Şekil 2b).
Bu, çoğunlukla düşük atom konsantrasyonlu yüksek indeks düzlemlerinde görülür.
Şekil-1: Adsorpsiyon kapsama (coverage) yüzey üst tabaka; Wood notasyon
Şekil-2: Yarı-sonsuz bir kristalin üst atom tabakasının, (a)
normal, (b) yanal gevşeması
