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第1章 表面、界面物理：定义及其重要性1

附录Ⅰ超高真空（UHV）技术6

附录Ⅱ粒子光学和光谱学的基础17

问题28

第2章 严格定义的表面、界面及薄膜的制备29

2.1需要超高真空的原因30

2.2 UHV条件下的材料界面解理31

2.3离子轰击与退火34

2.4蒸发与分子束外延（MBE）36

2.5利用化学反应外延生长膜45

附录Ⅲ俄歇电子能谱（AES）50

附录Ⅳ二次离子质谱（SIMS）56

问题65

第3章 表面、界面和薄膜的形貌与结构67

3.1表面应力、表面能和宏观形状68

3.2弛豫、重构和缺陷72

3.3二维点阵、超结构和倒易空间77

3.3.1表面点阵和超结构77

3.3.2二维倒易点阵列81

3.4固-固界面结构模型81

3.5薄膜的形核和生长86

3.5.1薄膜生长的模型86

3.5.2形核的“毛细模型”90

3.6薄膜生长研究：实验方法和结果92

附录Ⅴ扫描电子显微镜（SEM）和微探针技术105

附录Ⅵ扫描隧道显微镜（STM）111

附录Ⅶ表面扩展X射线吸收精细结构（SEXAFS）121

问题127

第4章 表面和薄膜散射129

4.1表面散射运动学理论130

4.2低能电子衍射的运动学理论134

4.3从LEED图中能知道什么137

4.4动力学LEED理论和结构分析142

4.4.1匹配公式化142

4.4.2多重散射理论体系145

4.4.3结构分析146

4.5非弹性表面散射实验的运动学理论147

4.6非弹性电子散射的电介质理论151

4.6.1固体散射151

4.6.2表面散射154

4.7薄表面层的介电散射160

4.8一些低能电子在表面非弹性散射的实验例子164

4.9颗粒散射的经典限制条件170

4.10原子碰撞的守恒定律：表面化学分析173

4.11卢瑟福背散射（RBS）：通道和阻塞176

附录Ⅷ低能电子衍射（LEED）和反射高能电子衍射（RHEED）187

附录Ⅸ X射线衍射（XRD）对薄膜特性的描述195

附录Ⅹ电子能量损失谱（EELS）205

问题213

第5章 表面声子215

5.1线性链上的“表面”晶格振动的存在216

5.2扩展到具有表面的三维固体220

5.3瑞利波224

5.4作为高频过滤器的瑞利波的应用227

5.5表面-声子（等离子体激元）极化子228

5.6实验和实际计算的散射曲线237

附录ⅩⅠ原子和分子束散射243

问题249

第6章 表面电子态251

6.1近自由电子模型中半无限链的表面电子态252

6.2三维晶体表面态及其带电特征256

6.2.1本征表面态256

6.2.2非本征表面态259

6.3光电发射理论259

6.3.1概述259

6.3.2角积分的光电发射263

6.3.3体与表面态发射264

6.3.4初始态的对称性和选择定则266

6.3.5多体方面268

6.4一些金属表面态能带结构270

6.4.1类s和类p表面态270

6.4.2类d表面态275

6.4.3空表面态和像势表面态280

6.5半导体的表面态283

6.5.1元素半导体285

6.5.2 Ⅲ - Ⅴ族化合物半导体293

6.5.3 Ⅲ族氮化物298

6.5.4 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体302

6.6表面态自旋轨道耦合305

6.6.1在二维电子气中的自旋轨道耦合305

6.6.2 Au和半金属表面自旋分裂表面态309

6.6.3拓扑绝缘体表面态311

附录ⅩⅡ 光电发射和逆光电发射320

问题330

第7章 半导体界面的空间电荷层331

7.1空间电荷层的定义与分类331

7.2肖特基耗尽空间电荷层336

7.3弱空间电荷层338

7.4高度简并半导体的空间电荷层339

7.5空间电荷层与费米能级钉扎的一般情况341

7.6量子化聚集与反型层345

7.7特殊界面及其表面势349

7.8硅MOS场效应晶体管359

7.9磁场导致的量子效应364

7.10二维等离子体激元367

附录ⅩⅢ光学表面技术369

问题384

第8章 金属-半导体结和半导体异质结385

8.1决定固-固界面电子结构的一般原理386

8.2金属-半导体界面的金属诱导间隙态393

8.3在半导体异质结界面的VIGS402

8.4界面态的结构与化学性质依赖的模型407

8.5金属-半导体结与半导体异质结构的应用414

8.5.1肖特基势垒414

8.5.2半导体异质结和调制掺杂417

8.5.3高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）422

8.6在半导体界面二维电子气的量子效应424

附录ⅩⅣ肖特基势垒高度与能带迁移的电子学测量431

问题437

第9章 界面处的集体现象：超导电性和铁磁性439

9.1在界面的超导电性440

9.1.1基本表述440

9.1.2超导电性的基础443

9.1.3 Andreev反射447

9.1.4贯穿正常导体-超导体界面输运现象的简单模型450

9.2具有弹道传输行为的约瑟夫森结456

9.2.1约瑟夫森效应456

9.2.2约瑟夫森电流和Andreev能级458

9.2.3亚简谐能隙结构462

9.3超导体-半导体2DEG-超导约瑟夫森结的实验例证463

9.3.1 Nb-2DEG-Nb结的制备464

9.3.2通过Nb-2DEG-Nb结的临界电流466

9.3.3电流载荷区467

9.3.4非平衡载流子的超流控制468

9.4表面与薄膜内的铁磁性471

9.4.1铁磁性的能带模型471

9.4.2降维体系的铁磁理论473

9.5磁量子阱态479

9.6磁性层间耦合483

9.7巨磁阻和自旋转矩机制485

9.7.1巨磁阻（GMR）485

9.7.2磁各向异性和磁畴490

9.7.3自旋转矩效应：磁开关器件493

附录ⅩⅤ磁光特性：克尔效应500

附录ⅩⅥ自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）505

问题511

第10章 固体表面的吸附现象513

10.1物理吸附514

10.2化学吸附516

10.3吸附物导致功函数变化523

10.4吸附层的二维相转变529

10.5吸附动力学535

附录ⅩⅦ 解吸附技术541

附录ⅩⅧ 用于功函数变化与半导体界面研究的开尔文探针和光电发射测量549

问题556

参考文献557

第1章557

第2章557

第3章559

第4章560

第5章562

第6章563

第7章566

第8章568

第9章569

第10章571

中英文名词对照表573