表面物理学

现代表面科学是从原子尺度上来研究固体表面的结构、物性和表面上的反应过程，同各国科学界一样，中国物理学家对这一研究领域极为重视。1975年，中科院物理所、半导体所等单位合作研制出了分子束外延设备。物理所周均铭等和半导体所孔梅影等都利用自己研制的分子束外延设备，成功地生长出高迁移率的砷化镓/镓铝砷调制掺杂材料，并对其进行了一系列电学和光学实验，观察到量子霍耳效应。物理所还制成高电子迁移率场效应晶体管和开始研制超晶格。中国科学院通过分子束外延设备和俄歇谱仪的研制，建立和发展了中国超高真空和弱信号检测技术以及表面分析技术。1987年建立表面物理国家重点实验室，进一步加强了表面研究工作。物理所林彰达和伍乃娟等深入研究了过渡金属及其化合物的表面结构和电子能谱，通过对钨系统（碳/钨，硅/钨，铯/钨，氧/钨；各种形态氧化钨等）、钼、钯、铂、铁和镍等系列的表面研究，解释了催化活性、表面中毒、表面氧化腐蚀、薄膜磁性和电子发射等机理。
     他们还紧密围绕能源的开发和利用，研究了光分解水制氢电池的电极表面，提出用双层电极膜作电极材料的思想，实现了提高分解水的效率和增加稳定性的要求。物理所的研究人员通过研究稀土和钛铁系材料的贮氢特性，提出了常见杂质气体与硫化物表面中毒及再生的机理，总结出分凝状况与活化孕育期的一般关系，为贮氢材料的应用提供了重要科学依据。金属所郭可信和李日升等研究了断口的表面分凝和偏析在金-铜合金择优溅射中所起的作用，讨论了合金溅射中的基本物理问题。半导体所许振嘉和钟战天等以及物理所和中国科技大学的一些研究组进行了金属/半导体、硅/硅化物、氧化物/砷化镓的界面研究，对半导体器件的研制起到很好的推动作用。物理所和金属所等单位利用低能电子衍射技术对石墨插层材料和过渡金属材料的表面结构、有序-无序、公度-非公度表面结构相变等进行了基础表面物理研究。
     这些工作都推动了金属硅化物形成规律、金属/半导体界面及肖特基势垒、半导体异质结等的研究。同时发现并解释了金属半导体界面形成过程中成分的表面偏析现象，在国际上得到好评。1980～1988年，北京师范大学王忠烈等进行了“离子注入形成浅结和离子束感生界面混合机理研究”，提出了离子束混合机制的新模型，认为离子束感生界面原子混合特性不仅与系统的碰撞特性有关，还与系统的化学特性、热力学性质、冶金特性有关；开展了用离子束混合方法形成硅化物规律的研究；研究了W-Si、Ti-Si、Pt-Si的生长动力学和退火特性。此后，张荟星研究小组制成我国第一台金属蒸气真空弧离子源（MEVVA源），并用于金属离子注入材料表面改性。