表面的定义

表面的定义

在稳定状态下，自然界的物质通常以气/液/固三相（形态）存在。这三者之中，任何两相或两相以上的物质共存时，会分别形成气-液、气-固、液-液、液-固、固-固，乃至气-液-固多相界面（interface）。通常所讲的固体表面（surface）实际上是指气-固两相界面，而看到的液体表面则是气-液两相界面。在不同的技术学科（化工、冶金、材料、机械、微电子器件、军工、生命体系等）中，人们对材料表面的尺度往往有不同的划分和理解。从结晶学和固体物理学考虑，表面是指晶体三维周期结构同真空之间的过渡区，它包括不具备三维结构特征的最外原子层。Honig将表面定义为“键合在固体最外面的原子层”，Vickerman进一步将其指定为固体外表约1~10个单原子层。

从实用技术学科角度考虑，表面是指结构、物性与体相不相同的整个表面层。它的尺度范围常常随着客观物体表面状况的不同而改变，也随着不同技术学科领域研究所感兴趣的表面深度不同而给表面以不同尺度范围的划分。技术科学为解决特定的工程问题，往往需要获得的是特定表面厚度内有关结构的信息。如半导体光电器件研究，很重视几个纳米到亚微米尺度材料的表面特性；对于传统的冶金、机械行业中的表面加工、化工中的腐蚀与保护等，人们关心并要求解决的则是微米级厚度材料的表面问题；至于化学化工中吸附催化及各种沉积薄膜技术中的表面问题，人们研究的则是外来原子或分子同衬底最外层表面原子之间的相互作用，涉及的表面尺度往往在1~10nm。