《表面物理》课程教学大纲

1. 一、课程基本信息

注：1.课程类别指通识必修、通识选修、学门核心、学类核心、专业核心、个性培养、实践环节等（与《湖南大学本科专业培养方案（2020版）》保持一致）；

2.线上课程网址包括学校课程中心及MOOC、SPOC等自建课程网址；

3.教材与参考资料可根据选用情况加行。

1. 二、课程简介

（一）课程中文简介（含课程性质、主要内容、授课目标等，300-500字）

本课程主要表面物理的基本原理。结合该领域的进展，讲述表面微观形貌及电子结构特征，通过扫描隧道显微镜等表面分析手段通过本课程的学习，要求学生掌握表面物理的基本原理和发展趋势。

（二）课程英文简介（300-500字）

This course mainly covers the basic principles ofphysics. Combined with the progress in this field, the surface morphology andelectronic structure characteristics are described. Through surface analysismeans such as scanning tunneling microscope, students are required to masterthe basic principles and development trend of surface physics.

1. 三、课程内容

（一）课程教学目标（结合学校办学定位、专业人才培养要求，根据课程性质，具体描述学习本课程后应该达到的知识、能力水平，以及课程思政育人目标）

1.通过本课程的学习了解表面物理领域的基本概念、基本原理、研究手段、发展趋势及热点问题。

2. 结合相关研究背景，让学生对该领域的科学研究有初步的了解，为将来从事科学研究，技术开发等工作打下基础。

（二）教学基本内容

第一章 表面物理的现状与趋势

教学目的与要求：

了解表面物理学发展的简史、现状与发展趋势。了解最新表面物理方面的发展前沿课题。介绍中国科学家在这一领域取得的成就及相关代表人物。

教学重点：

1. 表面物理的发展和研究意义

教学难点：

教学内容：

（1）表面物理的研究现状
（2）表面物理研究的发展和趋势

教学思政元素：

中国科学家的贡献及代表人物

学时分配：

2课时

相应毕业要求（选填）：

第二章 表面晶体结构对称性

教学目的与要求：

（1）掌握二维晶格的基本概念；
（2）掌握穆勒指数和晶面；
（3）掌握表面结构的命名和表示方法；

（4）了解晶体表面原子结构

教学重点：

1. 二维晶格的表示方法；

教学难点：

1二维倒易点阵及布里渊区;

教学内容：

（1）晶体对称性；
（2）晶体表面对称性：5种二维布拉维点阵和4种二维晶系等；
（3）晶面间距和晶列间距；

（4）倒易点阵

（5）一些晶体表面的原子结构

（6）表面原子配位数

（7）表面台面-台阶-扭折（TLK）结构
教学思政元素：

晶体学先驱的故事。

学时分配：

2课时

第三章 表面重构及表面吸附

教学目的与要求：

掌握晶体表面重构和表面吸附的基本概念和基本原理，了解典型晶体表面重构类型，掌握表面重构表示方法，了解化学及物理吸附，表面相变过程

教学重点：

表面重构和吸附的基本概念

教学难点：

表面重构的形成过程

教学内容：

重构和吸附表面的标记；

几种典型的半导体表面重构

典型金属表面重构

吸附表面结构

表面相变

教学思政元素：

对表面的认识过程

学时分配：6课时

第四章 外延表面薄膜的生长过程

教学目的与要求：

了解各种薄膜制备方法，薄膜生长的热力学与动力学过程

教学重点：

薄膜的生长过程

教学难点：

表面薄膜结构生长的热力学和动力学过程

教学内容：

真空蒸发和分子束外延

化学气相沉积和金属有机化学气相沉积

金属薄膜的形成过程

半导体薄膜的生长

石墨烯及二维原子晶体的制备结构和性质

薄膜的扩散

表面薄膜的成核长大热力学及动力学

教学思政元素：

科学研究追求极致的精神。

学时分配：10课时

第五章 表面电子结构及缺陷的形成

教学目的与要求：

掌握表面表面态，表面电导，功函数的表面电子结构相关基本概念，了解表面及薄膜结构缺陷的形成

教学重点：

几种表面电子结构及薄膜的缺陷

教学难点：

表面电子结构的表征。

教学内容：

表面态的概念

几种典型半导体表面的电子结构

半导体中的点缺陷表面面缺陷，位错层错

外延薄膜的晶格错配，应变及其他缺陷的产生
教学思政元素：

不完美的现实。

学时分配：5课时

                                             第六章 真空技术基础

教学目的与要求：

（1）掌握真空的基本概念；
（2）了解真空技术的获得与测量；
（3）掌握超高真空相关技术的基本知识；

教学重点：

1. 超高真空的获得与测量；

教学难点：

1. 1.  超高真空的获得;

教学内容：

（1）真空的基本知识；
（2）稀薄气体的基本知识；
（3）真空的获得；

（4）真空的测量

教学思政元素：

中国在超高真空领域的发展。

学时分配：

2课时

第七章表面物理表征技术

教学目的与要求：

了解各种表面分析技术

教学重点：

分析手段的原理及应用，扫描隧道显微学技术

教学难点：

各种分析技术的原理

教学内容：

表面分析方法

光电子能谱

扫描探针显微术
教学思政元素：

我国在高端仪器设备方面的不足和取得的进步。

学时分配：5课时

注：1.教学目的与要求包括知识传授、能力培养、价值引领三方面的目的与要求；

2.参与工程教育专业认证的专业课程，需明确相应毕业要求。

1. 四、考核方式

考查，论文（70%）+平时（30%）=总成绩

1. 五、授课手段（教学方法）

课堂讲解，多媒体结合板书

《表面物理》教学进程表

课程代码: PH06035

授课班级：应用物理2101-2102

课程名称: 表面物理

课程性质：专业选修

选用教材：无

授课学期：2024-2025 学年秋季学期

总学时：32

授课教师：张利杰

授课时间，地点:（2024 年 9 月 13日—2024 年 12 月 27 日，星期五第 3、4节，中310）

具体安排：

教学 16 周，授课 16 周完成；授课 16 次，每次 90 分钟；授课同时随时安排课堂讨论，时间不限，5～15分钟不等。安排三次课的汇报与讨论课，每人指定一篇课程相关参考文献阅读与汇报。期末，提交研究报告。