固体的界面与结构
武汉理工大学考研材料科学基础重点 第5章-表面结构与性质
第四章固体的表面与界面固体的接触界面可一般可分为表面、界面和相界面：1）表面:表面是指固体与真空的界面。
2）界面:相邻两个结晶空间的交界面称为“界面”。
3）相界面:相邻相之间的交界面称为相界面。
有三类: S／S；S／V； S／L。
产生表面现象的根本原因在于材料表面质点排列不同于材料内部，材料表面处于高能量状态⏹ 4.1 固体的表面及其结构♦ 4.1.1固体的表面1.理想表面2.清洁表面（1）台阶表面（2）弛豫表面（3）重构表面3.吸附表面4. 固体的表面自由能和表面张力5. 表面偏析6. 表面力场固体表面的结构和性质在很多方面都与体内完全不同。
所以，一般将固体表面称为晶体三维周期结构和真空之间的过渡区域。
这种表面实际上是理想表面，此外还有清洁表面、吸附表面等。
1、理想表面没有杂质的单晶，作为零级近似可将清洁表面理想为一个理想表面。
这是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。
它忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响，忽略了表面原子的热运动、热扩散和热缺陷等，忽略了外界对表面的物理化学作用等。
这种理想表面作为半无限的晶体，体内的原子的位置及其结构的周期性，与原来无限的晶体完全一样。
2、清洁表面清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应的表面。
这种清洁表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。
根据表面原子的排列，清洁表面又可分为台阶表面、弛豫表面、重构表面等。
（1）台阶表面台阶表面不是一个平面，它是由有规则的或不规则的台阶的表面所组成（2）弛豫表面 –在垂直于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面由于固体体相的三维周期性在固体表面处突然中断，表面上原子的配位情况发生变化，相应地表面原子附近的电荷分布将有所改变，表面原子所处的力场与体相内原子也不相同。
为使体系能量尽可能降低，表面上的原子常常会产生相对于正常位置的上、下位移，结果表面相中原子层的间距偏离体相内原子层的间距，产生压缩或膨胀。
《无机非金属材料科学基础》第6章 固体的表面与界面行为
由此我们可以得到一个重要的结论:肥皂池的半径越 小，泡膜两侧的压差越大。
上式是针对球形表面而言的压差计算式，对于 一般的曲面，即当表面并非球形时，压差的计算式 有所不同。一般地讲，描述一个曲面需要两个曲率 半径之值;对于球形，这两个曲率半径恰好相等。一 般曲面两个曲率的半径分别为R1和R2。我们可以得 到一般曲面的压差计算式:
1. 共价键晶体表面能
2. 离子晶体表面能
每一个晶体的自由焓都是由两部分组成，体积 自由焓和一个附加的过剩界面自由焓。为了计算 固体的表面自由焓，我们取真空中0K下一个晶体 的表面模型，并计算晶体中一个原子(离子)移到晶 体表面时自由焓的变化。在0K时，这个变化等于 一个原子在这两种状态下的内能之差。
目录
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节
表面与界面物理化学基本知识 固体的表面(固-气) 固-液界面 浆体胶体化学原理 固-固界面
6.1 表面与界面物理化学基本知识
固体的界面可一般可分为表面、界面和相界面： 1）表面:表面是指固体与真空的界面。 2）界面:相邻两个结晶空间的交界面称为“界面”。 3）相界面:相邻相之间的交界面称为相界面。相界面有
界面间的吻合和结合强度。
表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生。微 裂纹同样会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度 这种影响尤为重要。
脆性材料的理论强度约为实际强度的几百倍，正是 因为存在于固体表面的微裂纹起着应力倍增器的作用， 使位于裂缝尖端的实际应力远远大于所施加的应力。
葛里菲斯（Griffith）建立了著名的玻璃断裂理论， 并导出了材料实际断裂强度与微裂纹长度的关系
R 2E C
第7章 固体表面与界面
2、铺展润湿
SV= SL+LV cos）
LVcos= SV-SL=F cos=(SV- SL)/LV
面能大小来估计。对于离子晶体，表面主要取决于晶格能和极化
作用（表面能与晶格能成正比）。主要形成化学吸附。
2
2、分子引力（范德华力）
一般是指固体表面与被吸附质点（如气体分子）之间相互作用
力。它是固体表面产生物理吸附和气体凝聚的原因。分子间引力 主要来源于三种不同效应。
1) 定向力：相邻两个极化电矩因极性不同而相互作用的力。主
c．凸面上的饱和蒸气压>平面>凹面(P凸>Po> P凹)。
12
讨 论：
1 Ln （球面）， P0 RT r
P
2M
Ln
P P0
M
RT
（
1 r1
＋
1 r2
)( 非球面）
r↓→凸面上蒸气压升高P凸↑; r↓→凹面上蒸气压下降P凹↓
这种蒸气压差，在高温下足以引起微细粉体表面质点由凸面
SL很大，不润湿。
16
3、浸渍润湿（液体表面没有变化）
浸渍润湿指固体浸入液体中的过程。 例：生 坯的浸釉。把固体浸在液体之中，固-气界面 为固-液界面所代替，γSV→γSL： ΔG=γSL-γSV 当γSV >γSL，润湿自发进行。
固
液体
三种润湿共同点：液体将气体从固体表 面挤开，由固－液界面→固－气(或液气) 界面，铺展是润湿的最高标准，能铺展 则必能附着和浸渍。
第6章 固体表面化学
但在固体中，由于各方向上具有特殊的晶面，而各晶面上原子
的排列又各不相同，因此固体表面张力与方向(即晶面)有关。 也正因如此，固体不同晶面上的化学反应性能、催化活性等是
不同的。
通常具有最密堆积的晶面，其表面张力值最小；而当晶面上存 在空位缺陷或原子偏离平衡位置时，值则较大。
显然，固体的粒度减小，则表面积增大，表面能和活性随之增
实验结果表明，对于金属而言，当实验测定它们的表面张力有困 难时，可以利用上式估算其表面张力。
30
第三节 固体表面上的扩散
1. 宏观动力学特性 固体表面上的扩散与体相中的扩散一样遵循费克扩散定律， 不同之处在于，体相中的扩散是在三维空间进行的，而表面扩散 在二维空间进行。因此，扩散系数公式略有不同： 体相扩散： 表面扩散：
面，液-固界面，固-固界面。
2
常见的界面
气-液界面(液体表面)
3
气-固界面(固体表面)
4
液-液界面
5
液-固界面
6
固-固界面
7
第一节 固体表面的结构特点
1. 固体表面的基本特点
2. 固体表面结构的基本类型
3. 晶体表面结构
4. 粉体表面结构
5. 玻璃表面结构
6. 固体表面的几何结构
8
1. 固体表面的基本特点
吸附是一个有序度提高，即熵减小的过程，因此如果吸
附过程能够进行，则必然是放热的。也就是说，能量下降是 吸附进行的唯一推动力。
36
3. 物理吸附与化学吸附
根据吸附质与吸附剂之间的相互作用力的不同， 吸附可分为物理吸附和化学吸附。
2 E C 式中， R为断裂强度，C为微裂纹长度， E为弹性模量，α是表面自 R
由能。
固体表面与界面行为
2、晶界构型 晶界形状也由表面张力相互关系决定 多晶体结构，多晶体晶界形状 （1）固-固-固相 晶界交汇处均为固相，此时
多晶体面中，每一个晶界相交角度均为120°所有晶体断面的有 规律六角形状，晶界以120°相等，能量D趋于最稳定系统的总 界面能最小，且晶应当是平直的。
（2）固-固-气相 （3）固-固-液相
由此式得，曲面附加压力引饱和蒸气压变化曲面半径越小引起 蒸汽变化与愈大。
6-6 润湿分相分布
1、润湿 表面与界面之间形成液-固-气，固-固-液，固-固-气三种体
系，其中转为重要的是液-固-气系统 润湿：液体与固体接触，使固体表面能下降的现象。 润滑角θ ：液体表面张力γLV与固—液界面张力γSL之间夹角。 γSV，γSL，γLV，分别为液-固-气、固-液，固-气之界面张力
晶界应力与热彭胀系数Δ α 温度变化原底d成正比，如热膨胀为各向同性即Δα =0,τ =0。 如产生应力则晶粒越大，应力愈大强度越差，搞热冲击性也差。
6-6弯曲表面
1、弯曲表面附加压力 表面张力的存在造成弯曲表面上产生附加压力
如右图一根毛细管向其中吹气在管端形成一半径为气泡压力 增大，气泡体积增大相应表面积增加，阻碍其体积增加的阻力 为由于扩大表面积所需总表面能为克服此表面张力环境做功为
γAγB ：A、B两界面的表面能 γAB ：AB之间的表面能
粘附功：剥开单位粘附面积所需作功，粘附功W大则VAB小，
两者结合粘附牢固 相似表面易于粘附，一般金属排登陆艇它们之间的吸附层且
具足够的塑性变形可出现率固粘附即为冷焊。
4、实际表面结构 硅酸盐表面由于吸附都带有硅酸基团，吸附水而成水膜。
6-5 晶界
T↑表面能V0↓介质不同，表面能数值不同
第四章 表面与界面
材料的表面与界面
固体（晶体、玻璃体）的表面与内部有什么不同？
实际上晶体和玻璃体：处于物体表面的质点，其 环境和内部是不同的，表面的质点由于受力不均衡而 处于较高的能阶，所以导致材料呈现一系列特殊的性 质。
例如：石英的粉碎。1kg直径为10－2米变成10－9米 ，表面积和表面能增加107倍。
物理性质：熔点、蒸汽压、溶解度、吸附、润湿和烧 结等（微小晶体蒸汽压增大、熔点下降、溶解度增加， 表面上存在着吸附等现象）。
即用于增加物系的表面能。故：∆PdV＝γdA
V＝4/3πR3 A＝4πR2
∴∆P＝ 2 （球形曲面）
R
对非球形曲面：∆P＝
1 r1
1 r2
— 拉普拉斯公式
r1、r2—曲面的主曲率半径
方向：指向曲率中心
2、弯曲表面上的饱和蒸汽压
将一杯液体分散成为微小液滴时，液面就由平面变成凸面， 凸形曲面对液滴所施加的附加压力使液体的化学位增加，从 而使液滴的蒸气压随之增大。所以，液滴的蒸气压必然大于 同温度下平面的蒸气压。它们之间的关系可以用开尔文方程 来描述。
2、固体表面力场
固体内部：质点受到周围质点的控制， 静电平衡、存在力场、力场对称。
固体表面：周期性重复中断，力场对称性破坏， 产生指向空间的剩余力场。
剩余力场表现：固体表面对其它物质有吸引作用 （如润湿、吸附、粘附性）
固体表面上的吸引作用，是固体的表面力场和被吸引质点的力场相 互作用所产生的，这种相互作用力称为固体表面力。
2、浸湿（Soakage）
V S
L
G SL SV
浸湿过程
浸湿过程引起的体系自由能的变化为
G SL SV
如果用浸润功Wi来表示，则是
第5章 固体表面与界面(1)-固体的表面及其结构
1. 晶体表面结构
（1）真空状态下晶体表面结构特点 a. 真空状态下，无杂质、气体等吸附作用，是纯粹 质点表面力场作用； b. 只能通过表面层质点极化、变形、位移、重排来 降低部分表面能；
第5章 固体表面与界面 —— 5.1 固体的表面及其结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚
c. NaCl、Al2O3、SiO2等阴离子半径较大的离子型 化合物，极化重排结果导致形成表面双电层
晶 体
表面离子受内 部离子作用电子 云变形 离子重排 表面能减少
离子晶体表面的电子云变形和离子重排
第5章 固体表面与界面 —— 5.1 固体的表面及其结构
NaCl
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚
0.020nm
晶 体 内 部
晶 体 表 面
0.281nm
0.266nm
NaCl表面层中 Na+向里；Cl-向外移动并形成双电层
第5章 固体表面与界面 —— 5.1 固体的表面及其结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚
（1）化学力：本质上是静电力
来自表面质点的不饱和价键，并可 用表面能数值来估计 → 化学吸附 吸附体系：
吸附剂（固体表面：具有吸附作用） 吸附物（被吸附分子） � 发生电子转移 � 形成共用电子对
第5章 固体表面与界面 —— 5.1 固体的表面及其结构
第5章 固体表面与界面 —— 5.1 固体的表面及其结构
中南大学 资源加工与生物工程学院 宋晓岚
原因：
� Pb2+与I-都具有大的极化性能； � 当用极化性能较小的 Ca2+和F-依次置换PbI2中的 Pb++和I-离子时，相应表面能和硬度迅速增加，可 预料相应的表面双电层厚度将减小。
第八章 表面、相界和晶界
22
（3）清洁表面 清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等 物理化学效应的表面。这种清洁表面的化学组成与体内 相同，但周期结构可以不同于体内。根据表面原子的排 列，清洁表面又可分为：
13
（2）原因 液膜中不仅有凹面，还有凸面。设凹的曲率半径为
r1，凸面的半径为r2。对于非球面： Ρs＝γ(1/r2-1/r1) r :主曲率半径。
当液膜非常薄时, r2»r1 ,或r2＝∞, 即为两块相互平行的 平板间的液体液面
Ρ＝-γ/r1 负号表示液内压力小，相当于两边给玻璃有正的γ/r1 的推力，这一推力使二块玻璃拉近拉紧。
于B/r3 , 故范得华力只表现出引力作用。
对不同物质，上述三种作用并非均等的。例如对 于非极性分子，定向作用和诱导作用很小，可以忽 略，主要是分散作用。
18
二、固体的表面结构 1.表面结构
（1）静态表面原子状态 1）表面:是指（固体）晶体的三维周期性结构开始破坏一直
到真空之间的整个过渡区域，其厚度一般为几个原子层。 2）静态表面原子状态：是指在0K时，表面原子静止地（无
开尔文公式的结论说明凸面蒸气压＞平面＞凹面 由于颗粒表面各处的曲率不同，按开尔文公式可
知，各处相应的蒸气压大小也不同。故质点容易从 高能阶的凸处（如表面）蒸发，然后通过气相传递 到低能阶的凹处(如颈部）凝结，使颗粒的接触面 增大，颗粒和空隙形状改变而使成型体变成具有一 定几何形状和性能的烧结体。这一过程也称蒸发冷凝。
多数情况下吸附是介于上述二者之间，即在固体吸附剂 和吸附物之间共有电子，并且经常是不对称的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
固体界面与结构文献综述摘要：本文阐明了固体界面与结构的研究进展，研究方法。
主要从晶界结构方面做了较多的阐述。
同时对金属界面及其应用，并介绍了半导体和复合材料界面及其结构，从中找出固体材料界面在原子尺寸与结构上的共同点。
关键词：固体界面；晶界；相界；界面原子尺寸结构一．导言固体的界面及其结构的研究, 是当代科技界密切关注的重要领域。
从理论上来说, 这是固体结构所具有的三维周期性在与表面或界面垂直的方向上中断或突然变化的体系, 必然会形成一系列特殊的物理、化学性质。
在实际使用的材料中, 其表面和界面（包括晶界和相界）的结构特征, 特别是微观结构特征（包括原子结构特征和显微结构特征）是极为重要的。
这些特征在许多方面决定材料的物理性能。
表面和界面结构研究最大的困难是所研究的区域极小。
表面结构只涉及一、二层原子,充其量只有几个埃（零点几纳米）, 一般手段是没有可能的。
就界面而言, 顶多也不过纳级的厚度。
为了克服这些困难, 人们已经发展一系列技术, 如高分辩电子显微技术、超微束（1nm以下）透射扫描技术、离子显微技术和隧道显微技术等等。
在界面结构的研究中，高分辨的电子显微镜是重要手段之一，结合各种物理模拟和相应的模拟计算，检测极限可大大降低，界面结构中晶界的研究占首要地位。
二. 晶界成分及其性质晶界是结构相同而取向不同晶体之间的界面。
在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。
晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。
由于晶界上两个晶粒的质点排列取向有一定的差异，两者都力图使晶界上的质点排列符合于自己的取向。
当达到平衡时，晶界上的原子就形成某种过渡的排列，晶界上由于原子排列不规则而造成结构比较疏松，因而也使晶界具有一些不同于晶粒的特性。
晶界上原子排列较晶粒内疏松，因而晶界易受腐蚀（热侵蚀、化学腐蚀）后，很易显露出来；由于晶界上结构疏松，在多晶体中，晶界是原子（离子）快速扩散的通道，并容易引起杂质原子（离子）偏聚，同时也使晶界处熔点低于晶粒；晶界上原子排列混乱，存在着许多空位、位错和键变形等缺陷，使之处于应力畸变状态。
故能阶较高，使得晶界成为富态相变时代先成核的区域。
利用晶界的一系列特性，通过控制晶界组成、结构和相态等来制造新型无机材料是材料科学工作者很感兴趣的研究领域。
但是多晶体晶界尺度仅在0.lum以下，并非一般显微工能研究的。
而要采用俄歇谱仪及离子探针等。
由于晶界上成分复杂，因此对晶界的研究还有待深入。
晶界作为多晶材料中分别分割两颗晶粒的内部界面, 可以看成材料从一个晶粒向另一个晶粒的结构过渡形式。
晶界的宽度一般为原子间距的数量级。
可以认为是处于三维和二维的中间状态。
晶界上的原子数与晶粒中的原子数相比是非常小的。
然而,晶界和晶粒的化学成分的差别是相当大的。
晶界偏析强烈地影响材料性能,特别是蠕变和其后的断裂[1]。
同样晶界的移动在很大程度上受杂质反应进程的影响。
而晶界处存在杂质会引起材料电子结构的变化,也会造成晶界结合力的减弱。
电子结构的变化对半导体材料性能的影响更为显著。
而晶界结合力减弱将增加沿晶界产生裂纹的可能性,从而使材料的强度降低。
晶界的化学成分,尤其是杂质的成分,对多晶材料的力学性能影响是普遍的。
在一般情形下,晶粒中含有10-100ppm的杂质,经过成分偏析后, 晶界上可能富集到1-5%原子百分的杂质,致使晶界和晶粒在化学成分上存在着十分巨大的差别.这种差别使晶界结合力减弱了。
因此极易使材料沿晶界产生裂纹或发生晶界腐蚀的情况。
晶界上的原子排列情况对晶界脆性在程度上有重大影响,因为原子排列决定电荷的转移程度。
具体说,若晶界上原子排列造成晶面间距减小时,其脆性减少,晶界上杂质原子周围的金属原子数目增加时,脆性也减少。
由于晶界是一类结构缺陷,“原子集团法”被认为是合适的[2]。
所谓“原子集团法”就是考虑晶界结构时,认为晶界上的原子以固定的几何形状形成由若干原子组成的集团。
而晶界结构可看成由一系列相互连接的原子集团构成。
然而,我们通过一系列对不同材料的晶界进行原子水平的观察和研究后得出结论:所谓晶界只不过是晶粒间的位错阵列所形成的结构界面,并无过渡结构存在;只有原子面或晶面严重失配或存在杂质相以致位错阵列无法连接晶粒时,才形成过渡结构晶界相[3]。
实际材料中晶界的情形十分复杂。
需要逐一加以分析。
特别是工艺过程的变化对晶界的结构影响极大。
改变工艺过程使晶界按设计要求产生需要的结构称为晶界工程。
晶界工程对材料科学是重要的。
对于很多金属或合金, 要求晶界尽量“清洁”,即没有杂质和第二相,不“清洁”的晶界使材料的强度下降。
但对于很多氧化物则正好相反,人们发现无杂质和无缺陷的“清洁”晶界是不稳定的,杂质富集和充满缺陷的晶界是稳定的晶界对子半导体材料, 由于晶界的存在产生悬键,从而给出具有扰动特性的空域能带,若有杂质富集将改造能带状态；因此,这类材料也要“清洁”的晶界。
高温超导体YBa2Cu3O7晶粒的超导电性为各向异性, 其相干长度又很短, 因此要想获得高临界电流密度的体材料, 晶界必须“清洁, , 晶粒的取向要求择优C方向, 并尽量减少带角度晶界。
三．金属界面及其应用晶界是同一结构但不同取向的晶粒间界。
金属系统中的界面不外乎五种，即气-液、气-固、液-液、液-固，固-固。
例如,冶金炉内液体金属和大气之间是气-液界面，在液态金属凝固过程中,已凝固晶体和未凝固液体之间是固- 液界面；固体金属开裂过程中，裂纹表面就是固-气界面。
对于金属材料,最重要的是固-固界面。
金属中的固-固界面可以概括为两种：一种是结构相同而取向不同晶体之间的界面，如晶界、亚晶界。
其他如孪晶界、层错界、胞壁等则属于特殊晶界。
另一种是结构不同的晶体之间的界面即相界。
在合金中，相界连接的两个晶体除结构不同和取向不同之外，往往化学成分也不相同。
此外，在有序合金中，还会出现反相畴界。
在铁磁性材料中还会出现磁畴壁等。
总之,固-固界面是固体(金属)中的一种缺陷，有其自身的结构、化学成分和物理化学特性。
这种缺陷，从它在物质中分布的几何特征来看，是二维的，借此区别于其他晶体缺陷如位错和空位等。
在应用方面, 目前研究最多的是薄膜和底材之间的界面金属（或合金）与陶瓷之间的界面、半导体和超晶格材料中的界面以及复合材料中纤维与母相之间的界面研究。
当然, 相界面结构有时也和晶界一样的简单：两个相按它们原来原子的排列在一定取向上进行对接；像晶界一样, 在晶面尺寸失配的地方以位错阵列连接。
甚至一些性能全然相异的陶瓷和金属, 如Al2O3和金属Nb所形成的界面都可如此[4]。
特别是使用分子束外延将Nb沉积在Al2O3底材上所形成的界面。
如果在结晶学取向上使Nb的[111]带轴平行蓝宝石（Al2O3）的[0001]带轴, 则界面的结构匹配更佳。
Nb/Al2O3界面不发生任何化学反应；而Nb和Al2O3的热胀系数又几乎一样。
高分辨电子显微镜观察指出,：沿着以上取向制成的复合体界面结构匹配是非常好的。
其中晶面不匹配部分由失配位错加以调整, 而这些失配位错总是分布在Nb 的一边, 形成周期性的阵列。
此外, 由于蓝宝石表面常出现结构台阶造成Nb晶格的变形, 因此Nb的一边除了位错还有晶格变形。
而Al2O3边则既无位错, 也无晶格变形。
上述实验结果指出：Al2O3/Nb的结合基本上是物理结合，这类结合在许多应用方面是极为重要的。
四．半导体界面半导体与其他物质相接触的面。
包括半导体--金属、半导体--绝缘介质以及半导体一半导体间接触界面。
半导体界面研究在半导体物理学和器件工艺中占据着很重要的地位。
半导体--金属接触是最早为人们所研究的界面。
德国人肖特基(Schottky)和英国人莫特(Mott)依据金属和半导体电子功函数不同提出，在半导体--金属界面上存在接触势垒，这一理论能够解释半导体一金属间的整流作用，但不能说明不同金属与半导体接触势垒高度几乎相同。
美国人巴丁(Bardeen)进一步提出，半导体表面存在高密度表面，它“锁定”了势垒高度，解释了与金属功函数无关。
半导体--绝缘介质接触在微电子技术中有广泛应用，SiO2／Si是典型的半导体--绝缘介质接触。
在SiO2／Si界面存在有：(1)由于硅晶格周期性中断而产生的“快表面态”；(2)由于在界面处过量硅离子而产生的固定正界面电荷密度Q SS前者可用适当工艺处理降低或消除，而后者则不能从工艺上消除，而且Q SS大小与半导体结晶方向密切相关。
稳定的SiO2膜和优质的SiO2／Si界面系统使硅成为应用最广泛的半导体材料。
两种不同的半导体材料接触，在界面附近形成半导体异质结，界面上仍保持了晶格的连续性，两种半导体晶格常数的差异导致界面上产生大量的界面态(或悬挂键)，它对异质结能带结构和电子输运有很大影响，晶格失配越小，界面态密度越低。
异质结在现代半导体器件，尤其在激光器和其他光电器件中具有极重要的应用价值。
五．复合材料界面研究进展及其结构复合材料界面问题更有其自身的特殊性和复杂性，复合材料一般是由增强相、基体相和它们的中间相(界面相)组成，各自都有其独特的结构、性能与作用，增强相主要起承载作用；基体相主要起连接增强相和传载作用，界面是增强相和基体相连接的桥梁，同时是应力的传递者。
对增强相和基体相的研究已取得了许多成果，而对作为复合材料三大微观结构之一的界面问题却研究得不够深入，其原因是测试界面的精细方法运用起来较困难，描述的理论尚不完整，尤其从力学的角度研究界面的性质、作用及其对复合材料力学性能的影响和破坏机理等方面的工作正在开展。
在复合材中，界面积占很大的比例．如碳纤维复合材料每100cm2的体积中界面面积为89m2[5]界面的性质直接影响着复合材料的各项力学性能，尤其是层间剪切、断裂、抗冲击等性能，因此随着复合材料科学和应用的发展，复合材料界面及其力学行为的研究越来越受到重视。
从1942年起，为了改进玻璃纤维复合材料的力学性能，开展了对复合材料界面的研究，提出了几种理论来解释和评价。
不过较系统的界面科学研究是从60年代开展起来的．Zisman 提出了对粘结表面及表面张力的看法[5]；Pleuddeman[6]等发表了有关界面理论的著作；Michel D．Thouless等[7]研究了纤维增韧陶瓷材料中界面机械性能对纤维拔出的影响，纤维的性能和界面的滑移阻力对纤维的拔出有重要的影响}Anthony G．Evans等[8-9]研究了陶瓷复合材料中界面脱粘及纤维对材料性能的影响，定性分析了界面脱牯和界面断裂功的关系；Chun Hway Hsueh等[10]研究了界面层对晶须增韧陶瓷材料热应力的影响近几年来，一些力学专家也在研究界面性质对复合材料力学性能的影响．提出了一些微观理论模型[11-12]，使界面问题的研究从物理化学表面深入到力学行为的研究，这是界面科学的一大突破。