表面与界面-北京科技大学

材料的表面与界面

Surfaces and Interfaces in Materials

一、总学时：32

二、学分：2

三、先修课程：物理、材料物理、晶体学、电镜基础

四、教学目的：

材料科学发展到今天，材料和器件的宏观性能、可靠性及寿命的决定因素已经从材料的体相性能转变为材料的表面和界面结构，材料的表面与界面的作用不论是对金属或陶瓷等传统结构材料，还是对于复合、薄膜、电子、生物等现代材料的性能控制都十分重要。表面与界面的知识是理解和控制材料的组织－工艺－性能－行为的重要基础。本课程主要向研究生介绍有关理解表面与界面性质的基础知识。主要包括表面的特性，各种界面的结构和能量模型，表面和界面的物理化学。此外还简要介绍典型材料中表面和界面的前沿知识。

五、考核方式：

专题报告、大型作业（约1万字）

六、内容概要

1.材料的表面与界面概述：包括表面科学的定义，晶体及其表面的物理、化学特性，表面化学的发展过程，固体表面与界面的定义，界面及界面的本质，表面科学与其他科学的关系，表面科学研究领域中的重要国内外期刊的介绍等。4学时

2.表面行为：包括固体表面、表面二维结构（表面结构、半导体表面结构、氧化物表面结构、薄膜表面结构等）、固体表面的不均匀性、固体表面结构（离子晶体表面、粉体表面结构、玻璃体表面结构等）、材料表面的振动，金属表面的电子态，表面能，固体表面吸附。 8学时

3．界面行为：包括液固界面（接触角与杨氏方程、润湿现象、润湿现象的应用），固体的界面（晶体与非晶体、实际金属的结构、固体的界面、晶界、界面能、多晶体的组织、晶界应力、晶界迁移、再结晶等）。 8学时

4. 液体表面：包括表面张力、表面功、表面Gibbs函数、热力学公式、温度对界面张力的影响、压力及其它因素的影响、弯曲表面上的附加压力、毛细管现象、杨-拉普拉斯公式、界面行为等。 4学时

5. 表面与界面现代分析方法：表面测试的技术要求，表面分子技术概况，电子与表面的相互作用，探测深度，离子与固体表面的作用，光子与固体表面的作用，中性离子与固体表面的作用，场与固体表面的作用，原位分析与离位分析，显微术，分辨率，样品处理，表面分析内容，膜层分析内容，表面力学分析，常见的表面分析方法等。 4学时

6. 表面工程技术：包括表面工程的定义，应用表面工程的定义，现代表面工程学，表面工程基础理论，表面工程技术，表面工程设计，表面工程应用等。4学时

七、参考书：

1、表面与界面物理，恽正中等，电子科技大学出版社，1993。

2、材料表面与界面，胡福增，华东理工大学出版社，2008。

3、材料表面科学，曹立礼，清华大学出版社，2009。