材料表面界面考试知识点整理
第一章--表界面基础
• Griffith断裂理论：
Tf (2Ec)1/2
Tf为材料的抗拉强度；E为 弹性模量；σ为表面自由 能；c为裂纹尺寸。
孔的结构特性是比总空隙率更为重要的影响因素。
英国科学家Brichal进一步提出：材料中大孔所占的比例越小， 最大尺寸孔的孔径越小，则材料的强度越高。
用MDF水泥制得的水泥材料总空隙率达15%，空隙尺寸一 般在几十微米，对材料的强度并无大碍，相反却使材料的脆性 得到了根本的改变，满足了轻质，高强，多功能的要求。
为研究这个反应过程，埃特尔使用了一个理想系统：在真空中铺 上一层清洁和光滑的铁粉，再控制性地输入不同的气体 。
埃特尔发现： （1）当氮气分子到达铁粉表面时，它首先是以分子的形成吸附，完
全吸附后，两个氮原子之间的键可能断裂，以氮原子的形式与铁 粉吸附。 （2）增加氢气的同时测量了铁粉表面氮原子的浓度，发现氢增加得 越多，铁表面氮原子的浓度就越低，这表明氮是以原子而不是分 子的形式与氢反应。 （3）氮分子分裂成氮原子这一过程限制了整个反应过程的速度 。 一旦两个氮原子从彼此的束缚中解放出来，它们立刻与周围的氢 原子结合生成氨。
表面张力的物理真实性：空位理论
设有一新分割、尚未达到平衡的表面，由于表面 分子受到指向液体内部的引力，则它离开表面进入液 体内部的趋势大于它从内部迁移到表面的趋势。结果 有较少的分子占据表面层，使表面层内的分子间距离 变大，当距离大于平衡之值时，分之间引力大于斥力， 于是表面分子处于张力状态，有抑制表面分子离开的 趋势，直到张力足够大，使单位时间内从表面进入内 部的分子数与从内部迁移到表面的分子数相等，体系 便在某一定表面张力下达到平衡。
dH TdS VdP σdA (2 7) dF SdT pdV σdA (2 8) dG SdT VdP σdA (2 9)
第四章材料的表面与界面
二、 润湿
润湿是固－液界面上的重要行为。
应用：机械的润滑、金属焊接、陶瓷和搪瓷的
坯釉结合、陶瓷与金属的封接等。
定义：固液接触后，体系吉布斯自由焓降低时
就称为润湿。
分类：
按润湿程度
附着润湿 铺展润湿
浸渍润湿
附着润湿 液－气界面(L-g)
固－气界面(S-g)
固体
固－液界面(S-L)
液体
附着润湿的吉布斯自由焓变化为： ΔG1 ＝γSL －(γLV ＋γSV )
质等条件有关。温度上升，表面能下降。
第二节 界面行为
一、 弯曲表面效应
弯曲表面:由于表面张力的存在而产生一个附加压力ΔΡ。
对于球面： ΔΡ＝2γ/r
γ:为表面张力；
对于非球面：ΔΡ＝γ(1/r1+1/r2) r :主曲率半径。
讨论：(1) 当 r1＝ r2时， ΔΡ＝2γ/r ；
(2)当为两块相互平行的平板间的液体液面
c
2E c
三、固体的表面能 液体及固体的表面能与表面张力 对于液体，表面张力和表面能在数值上是相等的。
原因：液体中原子和原子团易于移动，拉伸表面时，液体 原子间距离并不改变，附加原子几乎立即迁移到表面。所以 与最初状态相比表面结构保持不变。
对于固体，表面张力和表面能在数值上通常是不相等的。
原因：通常表面变形过程比原子迁移率快得多，则表面结 构受拉伸或压缩而与正常结构不同，在这种情况下，表面能 与表面张力在数值上不相等。
(C)
润湿与液滴的形状
(A) 润湿， θ<90o (B) 不润湿， θ>90o (C)完全润湿， θ＝0o ，液体铺开
浸渍润湿
浸渍润湿指固体浸入液体中的过程。
材料表面与界面02
基本排列形式有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方 晶格。
a 体心立方晶格
b 面心立方晶格 晶体结构
c 密排六方晶格
在常用金属中：
体心立方晶格：铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、铁 (α -Fe)等。
角上原子
3
原子在(111)上
边缘原子
5
原子在(100)上
配位数 9 8
表面上方原子的空缺，必然导致晶体表面电荷分布的变化， 从而使表面原子排列或多或少发生变化。不过，实验分析 表明，很多晶体材料的表面有着近乎理想的原子排列。当 然，也有很多例外。
金属表面出现“断键”，原子的能量会升高，为了达到一 个较稳定的状态，电子也要重新分布，也就是说电子与离 子、电子与电子之间的交互作用都会发生变化，使表面与 体内的电子分布不同，一般要在表面形成一电偶层，可降 低十分之几电子伏特的表面能。
2.2.1 表面张力
在建立新的表面时，邻近的原子丢失、键被切断。为此，必 须作某种功。在一定的温度、压力下，保持平衡条件，当表面
积a只增加da时，该系统也必须做功。这个可逆的表面功W S由
下式给出：
W s da
如果没有任何非可逆过程，那么这个可逆功 δWsT,P 就等于表 面能量的变化。因此
材料表面电子结构的不同，在很大程度决定表面的化学性 质，对金属表面的吸附和粘着是非常重要的。
1.2.4 表面缺陷
按照几何特征，晶体缺陷主要分为： （1） 点缺陷 （2） 线缺陷 （3） 面缺陷
(1) 点缺陷
杂质原子
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第二章：液体表面 2. 试述表面张力（表面能）产生的原因。
P6 原因为液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内 部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分 子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。这里的分子间作用力为范德华力。
17. 表面活性剂的浓度对溶液的表面张力有怎样的影响？为什么有这样的影响？ P41 (1)随着表面活性剂浓度的增加，表面张力而下降，当达到临界浓度时，表面张力就不 再发生变化。 （2）表面活性剂其亲水端向水，亲油段相空气，其浓度的上升会使分子聚集在表面，这样， 空气和水的接触面减小，表面张力急剧下降，与此同时，水中的表面活性剂也聚集在一起，排 列成憎水基向里，亲水基向外的胶束。表面活性剂浓度进一步增加，水溶液表面聚集了足够多 的表面活性剂的分子，无间隙地布满在水溶液表面上，形成单分子膜。此时，空气和水完全处 于隔绝状态，表面张力趋于平缓。 18. 表面活性剂按亲水剂类型可怎样分类？ P43 表面活性剂溶于水能电离成离子的叫做离子型表面活性剂，R 基不能电离的叫做非离子型 表面活性剂。 其中离子型表面活性剂可分成阴离子、阳离子和两性表面活性剂。
度降低,HLB 值下降,使得乳状液从原来的（Ｏ／Ｗ）型转变为油包水型（Ｗ／Ｏ）所对应的温度．又称为亲 水-亲油平衡温度．
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《材料表界面》复习思考题答案汇总
（２） ＰＩＴ与ＨＬＢ都可以反映出亲水亲油性，但是，ＰＩＴ可以反映出油的种类、水溶液性质、温度 和相体积等的影响。 同时 PIT 测定简单、精度高。
13. 比较物理吸附和化学吸附的区别。
项目 吸附力 吸附热 选择性 吸附层 吸附速度 可逆性 发生吸附速度 物理吸附 范德华力 小，接近液化热 无 单、多分子层 快，不需要活化能 可逆性 低于吸附质临界温度 化学吸附 化学键力 大，接近反应热 有 单分子层 慢，需要活化能 不可逆性 远高于吸附质沸点
材料表界面 第六章 高分子材料的表面张力
6.3 表面张力与相对分子质量的关系
特例
聚乙二醇分子端基上的羟基之间发生氢键缔合作用，结果 使低聚物的性能变得像相对分子质量无穷大一样。
6.4 表面张力与分子结构的关系
等张比容经验公式：
摩尔体积
(P /V )4
等张比容
等张比容是与物质的分子结构密切有关的量，摩尔体积与物 质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的两个 重要因素是温度和分子结构。
6.1 表面张力与温度的关系
利用表面张力与温度的线性关系，可间接地测试固态聚合物的 表面张力。--------第一种得到表面张力的方法
缺点： （1）没有考虑相 变的影响 （2）测试结果不 准确
6.1 表面张力与温度的关系
Macleod （麦克劳德）方程：
0 n log n log A
材料表界面课程主要内容
材料表界面
一、绪论
二、液体界面
三、固体表面 四、固液界面
表界面基础知识
五、表面活性剂
六、高分子材料的表面张力
七、聚合物的表面改性
八、金属材料的表面
九、无机非金属材料的表界面
十、复合材料的界面
第六章 高分子材料的表面张力
什么是高分子材料？
高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。
包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶材料在国民经济中的地位
高分子材料占飞机总重的65％。
（即使采用最轻铝/钛合金，其比重也大于2.7，而高分子材料的比重为1.5左右）
高分子材料的重要性
高分子材料表界面特性
高分子材料表界面特性
合成纤维 表面的染色
塑料表面 的喷金
高聚物对 其他材料 的粘接
如果使高聚物熔体在具有不同表 面能的表面上冷却，可得到结晶 度不同的表面，这类表面具有不 同的表面张力。
界面物理化学复习知识点
界面物理化学复习知识点绪论1、界面定义界面：物体与物体之间的接触面，也称两种物质之间的接触面、连接层和分界层。
复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用的微小区域。
界面通常包含以下几个部分：基体和增强物的部分原始接触面；基体与增强物相互作用生成的反应产物，此产物与基体及增强物的接触面；2、复合材料定义：用经过选择的、含一定数量比的两种或两种以上的组分（或称组元），通过人工复合、组成多相、三维结合且各相之间有明显界面的、具有特殊性能的材料。
外加颗粒增强和内生颗粒增强复合材料的比较3、界面连接情况根据界面的连接紧密程度，界面连接有两种情况:物质之间无相互渗透和物质之间有相互渗透4、界面所起的作用界面的效应(1)传递效应界面能传递力，即将外力传递给增强物，起到基体和增强物之间的桥梁作用。
(2)阻断效应结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料破坏、减缓应力集中的作用。
(3)不连续效应在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。
(4)散射和吸收效应光波、声波、热弹性波、冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热冲击性等。
(5)诱导效应一种物质(通常是增强物)的表面结构使另一种(通常是聚合物基体)与之接触的物质的结构由于诱导作用而发生改变，由此产生一些现象，如强的弹性、低的膨胀性、耐冲击性和耐热性等界面效应是任何一种单一材料所没有的特性，它对复合材料具有重要的作用。
界面效应既与界面结合状态、形态和物理-化学性质有关，也与复合材料各组分的浸润性、相容性、扩散性等密切相关。
5、物质固液气态，表现出的界面种类，举例说明气—液界面：蒸发、蒸馏、表面张力、泡沫。
蒸发——部分液相分子在一定温度下转换为气相分子；蒸馏——液体分子蒸发后，部分气相分子凝结为液相分子。
液—液界面：乳液、界面张力。
乳液——两不互溶液体相互接触时，一相的微滴分散在另一项的液体内，微滴对光线发生漫射反射；界面张力——互不相溶的两相液体接触界面上所特有的一种力。
材料的表面与界面 (2)
di RTdlnai
设：
i
ni A
d 1 R T d ln a 1 2 R T d ln a 2
材料的表面与界面 (2)
Gibbs面
(1) 2
1 RT
d
dlna2
n1＝0
Gibbs吸附公式
溶剂表面上为0时，溶质的表面过剩
稀溶液
(1) 2
1 RT
d
dlna2
材料的表面与界面 (2)
3）HLB值测定
5%未知HLB值的乳化剂分散在15%已知HLB值 的油相中
油相制备：粗蒸松节油（HLB 16）和棉籽油 （HLB 6）复配得到不同HLB值的油相
加80%的水在Janke-Kunkel型KG分散器以最小 速度分散1分钟
制备后12，24小时后比较样品的稳定性，得乳 化剂的HLB
相互作用能
W（nm
吸引 W0
材料的表面与界面 (2)
W（D）/J
排斥 D/nm
聚沉 coagulation
材料的表面与界面 (2)
W（D）/J
D/nm 絮凝 flocculation
絮凝可以再分散
材料的表面与界面 (2)
3.1 Van der Waals力
3.1.1 Van der waals类型
U T S p V r A in i
d U T d S S d T p d V V d p d A A d i d n i n i d i
材料的表面与界面 (2)
S d T V d p A dn id i 0
恒温、恒压下：
A d nidi 0
d nAi di
总结
• 物质表面存在表面张力 • 表面张力和表面自由能概念不同，数值相
材料表面与界面-第一章
润湿性
指液体在固体表面上扩散 和附着的能力。
影响因素
表面吸附和润湿性受表面 张力、表面能、物质性质 等因素的影响。
表面形貌与结构
表面形貌
指固体表面的几何形状和 外观特征。
表面结构
指固体表面的化学组成和 分子排列结构。
影响因素
表面形貌和结构受物质性 质、制备方法和环境条件 等因素的影响。
03 材料界面的基本概念
材料表面与界面-第一章
目录
• 引言 • 材料表面的基本性质 • 材料界面的基本概念 • 材料表面与界面的应用 • 总结与展望
01 引言
表面与界面的定义与重要性
定义
表面是指物质的最外层，而界面 则是指两种不同物质之间的接触 面。
重要性
表面与界面在许多物理、化学和 生物过程中起着关键作用，如催 化反应、电子传输、生物分子相 互作用等。
04 材料表面与界面的应用
表面技术在材料制备中的应用
表面涂层技术
通过在材料表面涂覆一层具有特 殊性能ห้องสมุดไป่ตู้涂层，以提高材料的耐
腐蚀、耐磨、隔热等性能。
表面合金化技术
通过改变材料表面的元素组成和 相结构，使其具有优异的耐高温、
抗氧化、抗疲劳等性能。
表面微纳结构制备
利用微纳加工技术，在材料表面 制备出具有微纳尺度结构的表面， 以提高材料的表面能、润湿性、
摩擦学性能等。
界面技术在复合材料中的应用
界面设计
01
通过优化界面结构和性质，提高复合材料的力学性能、电性能、
热性能等。
界面增强
02
利用界面层对复合材料的增强作用，提高复合材料的强度、韧
性、耐疲劳等性能。
界面相容性
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1.原子间的键合方式及性能特点原子间的键合方式包括化学键和物理键,其中化学键又分为离子键,共价键和金属键,物理键又包括分子键和氢键.2.原子的外层电子结构，晶体的能带结构。
3.晶体（单晶、多晶）的基本概念，晶体与非晶体的区别。
单晶:质点按同一取向排列,由一个核心(晶核)生长而成的晶体;多晶:由许多不同位向的小晶体(晶粒)所组成的晶体.4.空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。
空间点阵:呈周期性的规律排列的阵点所形成的具有等同的周围环境的三维阵列;晶胞:在空间点阵中,能代表空间点阵结构特点的最小平行六面体,反应晶格特性的最小几何单元;晶面指数: 在晶格中，通过任意三个不在同一直线上的格点作一平面，称为晶面，描写晶面方位的一组数称为晶面指数.一般选取晶面在三个坐标轴上的截距,取倒数作为晶面指数;晶面间距:两近邻晶面间的垂直距离;原子的堆积方式:六角堆积和立方堆积;典型的晶体结构:面心立方结构,体心立方结构,密排六方结构.5.表面信息获取的主要方式及基本原理可以通过光子,电子,离子,声,热,电场和磁场等与材料表面作用,来获取表面的各种信息,或者利用原子线度的极细探针与被测材料的表面近距离接近,探测探针与材料之间的信号,来获取表面信息.电子束技术原理:离子束技术原理:离子比光子电子都重,它轰击表面时产生的效应非常明显.离子不但具有电荷还有电子结构和原子结构,当离子与表面接近时,除具有静电场和接触电势差作用外,它本身还可以处于不同的激发电离态,离子还可以与表面产生各种化学反应,总之,离子与表面作用后,提供的信息非常丰富.光电子能谱原理:扫描探针显微镜技术原理:6.为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？[略]X射线衍射(XRD)是利用晶体形成X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法.将具有一定波长的X射线照射到晶体上时,X射线因在晶体内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的X射线在某些方向上加强,从而显示与晶体结构相应的特有衍射现象.7.利用光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（Auger）进行表面分析的基本原理和应用范围。
光电子能谱表面分析原理:光电子能谱就是利用光子与固体表面的光电效应,分析发射出的光电子的能量分布和角度分布,进而分析表面的成分和价态.从固体表面发射出的光电子的能力与它原在的原子中所处的状态有关,还与和它作用的光子能力相关.为了能精确的分析出表面的成分和价态,要求光子能量稳定,即使用单色光源.一般选用X射线作为光源.X射线激发内壳层电子(芯电子),然后分析这些芯电子的能力分布,从而进行元素的定性分析和化学状态分析.定性分析:表面成分和价态;定量分析:样品中各元素的相对含量.俄歇电子能谱表面分析原理:AES分析是以电子束（或X-射线束）为激发源，激发出样品表面的Auger 电子，分析Auger电子的能量和强度，可获元素种类、含量和分布，以及化学态等信息。
原子内层能级有一个电子被电离后,处于激发态的原子恢复到基态有两种方式(1)较高能级上的一个电子填入内层空穴,多余的能量作为特征X射线辐射释放,最后原子呈现单电离状态;(2)内层空穴被外层的电子填入,多余的能量无辐射,直接传递给第二个电子,并使其发射出来,这个电子就是俄歇电子.定性分析:俄歇电子有特定的能量,确定元素的种类;定量分析:根据俄歇电流的大小测定表面元素的相对含量.8.透射电子显微镜有哪几种工作模式，它们可获得材料的什么信息。
影像模式,得到样品的形貌像;衍射模式,晶体点阵的类型和点阵常数,晶体的相对方位和取向,与晶粒的尺寸大小,孪晶等相关的晶体缺陷的显微结构信息.9.扫描电子显微镜的二次电子像和背反射电子像的成像原理。
二次电子是入射电子从样品表面激发出来的能量最低的一部分电子,表明这部分电子来自样品表面最外层的原子;背反射电子是被样品表面直接反射回来的电子,具有与入射电子相近的能量,接受背反射电子信号,并在显示屏显示,由于原子对入射电子的反射能力随原子序数的增加而增大,因此,对于表面有不同成分的区域,其平均原子序数的差别将造成显示信号强度的不同.10.说明电子束技术的基本特征，举出几种利用电子束的波动性和粒子性的分析技术。
电子具有波粒二象性,利用电子的波动性和粒子性可以将电子束分析技术分为:11.什么是电子结合能的位移？价带能态密度可采用什么方法测试，简述其原理。
原子的内壳层电子的结合能收到核内,核外电荷的分布影响,任何引起这些电荷分布发生变化的因素,都有可能使原子内壳层电子的结合能产生变化,在光电子能谱图上看到光电子谱峰的位移,这种现象称为电子结合能的位移.来表示,当入射光子能量大于21eV时,光电子发射固体价带中的电子状态的能力分布由能态密度()E的能量分布可以看作是价带能态密度分布.可以通过使用XPS技术进行固体表面能带研究将价带能态密度测出.12.表面的定义。
什么是清洁表面和实际表面？两种不同相的交界区域称为表面,比如凝聚相,气相和液相之间的界面,不是几何意义上的平面而是有一定厚度的过渡区.清洁表面指的是除去了吸附层,氧化层,表面损伤层后,能够反映材料本征特性的表面(只能在高真空环境下依存).实际表面是未经过任何处理,存在通常环境下中的S-G或L-G界面.13.什么是表面的TLK模型？表面缺陷产生的原因是什么？晶体的表面是不均匀的,表面上平行于原子平面的台阶是由于晶体体相中原子平面的微小配合差错所致,称为位错,进一步观察位错会发现,这些台阶也并非是平面,而是由若干个阶梯(steps)组成,表面上有平台(Terrace),台阶(Ledge)和扭曲(Kink),统称为TLK模型.表面缺陷产生的原因:根据热力学定律,温度高于绝对零度时,所有物理系统的熵均不为零.系统的自由能与内能,熵和温度的关系为F=U-TS,系统稳定的条件时自由能最小,减小F的途径有减小内能,或者增加熵值.当熵值增加时,系统的混乱程度增加,原子排列混乱,特别是温度较高时混乱程度较大,因此容易产生表面缺陷.14.什么是表面弛豫和表面重构？画出表面弛豫和表面重构的原子排列图。
一般的说,表面原子处于不稳定的状态,为是系统的能力降低,将会产生两个过程,达到平衡:一是,原子沿垂直于表面方向移动,称为弛豫(表面原子排列中断,在Z轴方向失去平衡,表面原子可能向外或向内移动);二是,平行于表面方向移动,形成不同于理想表面的二位晶格的超晶格,称为表面重构(表面区原子排列有明显的变化,原子间距和排列方式变化(晶格常数,晶格结构),或者晶格结构不变,但旋转了一个角度).15.为什么表面原子排列与体内不同，请比较重构与驰豫的异同，并解释Si（111）2×1重构的成因清洁表面的原子排列在发生了”中断”后,键,对称的作用力得不到平衡,为了降低表面能,表面原子的排列就需要进行调整.弛豫是原子沿着垂直于表面方向移动,重构是原子平行于表面方向移动.Si（111）2×1重构的成因:在体内,Si原子间由3sp杂化键合,原子以四面体型连结称为金刚石结构.在理想的(1,1,1)面上,硅有一根没有电子配对的3sp键,这根键称为悬挂键.在表面,周期性势场发生了中断,在那里的原子比较接近孤立原子,所有在该处的原子具有悬挂键必将恢复成纯s或纯p键,这种情况称为退杂化.如果表面的悬挂键退化为纯p键,则Si的下面三根键为2sp杂化:2221++,2sp的键角为120°s p sp p另一悬挂键则退化为s键，则形成2231++,3p的键角为90°s p p s体内Si间的键合是3sp杂化键223+,键角109°s p sp因为2sp的键角为120°,比3sp的键角为109°大,这将把表面的硅原子往下拉0.11埃; 3p的键角为90°又比3sp的键角小,使原子表面上升0.18埃,于是在硅表面有两组原子(2sp p和3p s),这样晶胞的尺寸在x 方向就比原来大两倍,所以形成了Si（111）2×1重构.16.纳米材料有哪些效应？小尺寸效应:当纳米材料结构单元尺寸与光波波长,穿透深度等物理特征尺度相当时,其内部晶体周期性边界条件将被破坏.量子尺寸效应:当纳米材料的结构单元某一维度上的尺寸降低到某一值时,费米面附近的电子能谱有准连续变为了离散,表面结构和电子态急剧变化,能隙变宽.表面效应:纳米材料结构单元表面与内部原子的数量比,比表面积,比表面能都随着基元尺寸的下降而迅速提高.17.说明表面张力和表面自由能分别用于什么情况。
解释表面吸附对表面自由能的影响。
如何测试材料的表面自由能，简述其基本原理。
它们的共同点是：（1）都反映了表面分子受力不均匀的情况；（2）两者的数值相同，通常用同一符号表示。
它们的不同点是：（1）两者的物理意义不同，表面自由能是指等温、等压、保持组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积时，体系吉布斯自由能的增值。
表面张力是指表面层分子垂直作用于单位长度的边界上且与表面相切的收缩力.（2）两者的单位不同，表面自由能的单位是J·m-2，而表面张力的单位是N·m-1.广义地说表面自由能是指保持相应的特征变量和组成恒定时，每增加单位表面积引起该热力学函数的变化值.狭义地说，表面自由能是指保持温度、压力和组成不变时，每增加单位面积所引起的吉布斯自由能的增值.单位是J · m-2 .广义定义：狭义定义：表面张力是指：表面层分子垂直作用在单位长度的线段或边界上且与表面平行或相切的收缩力称为表面张力.单位是N · m-1.18.什么是晶体材料的易生长晶面，它与什么因素有关？NaCl为简立方晶体，它的易生长晶面是什么？表面态的产生原因和种类，它对材料性能有何影响？在表面外侧和内侧，电子的波函数都按指数关系衰减，这表明电子的分布几率在表面处最大，即电子被局限在表面附近。
这种电子状态即称作表面态，对应的能级称为表面能级。
在半导体的表面，由于存在自身缺陷、吸附物质、氧化物或与电解液中的物质发生作用等原因，表面存在不饱和的共价键，表面电子之量子状态会形成分立的能级或很窄的能带，称为表面态。
19.形成空间电荷区的原因和表面空间电荷区的类型。
空间电荷区的形成:以PN结为例,由于在半导体接触面两侧存在载流子浓度差,载流子会产生扩散运动,电子由N区扩散进入P区,空穴由P区扩散进入N区,两侧留下了不能移动的电离杂质电荷,从而形成内建电场阻止扩散运动,当漂移运动和扩散运动达到平衡时,形成空间电荷区,这也是形成原因,而表面空间电荷区的形成原因主要是存在表面电场.具体原因:表面态的影响;功函数的差异;氧化层中存在杂质离子;外加偏压的影响.表面空间电荷区类型:根据表面载流子密度的大小与体内值得比较,可以分为多子堆积状态;平带状态;耗尽状态;反型状态.20.什么是准费米能级？在非简并情况下,200i n p n =,其中0n 和0p 分别为平衡电子浓度和平衡空穴浓度,i n 是本证载流子浓度,但是有过剩载流子的情况下,上式不在成立.不能够用统一的费米能级,一般引进一个准费米能级来描述电子浓度和空穴浓度.令n 和p 为非平衡条件下体内或表面空间电荷区中的电子浓度和空穴浓度,它们可以表示为exp exp Fn i i i Fp i E E n n kT E E p p kT-=-= 其中Fn E 和Fp E 成为准费米能级.21.有一半导体材料，其体费米能级在导带下1/3Eg 处，表面费米能级距导带2/3Eg 处，Eg 为禁带宽度。