Динамика решетки и теплоемкость двумерного моноатомного кристалла на подложке

Abstract

Предложена модель, дающая аналитическое описание динамики коллективных возбуждений двумерных плотноупакованных атомарных кристаллических решеток (атомарные монослои на подложках). В рамках модели учтены как взаимодействие между атомами слоя, так и взаимодействие слоя с подложкой. Найдены фононные спектры идеальной треугольной решетки, а также треугольной решетки с однородной дисторсией вдоль одного из направлений плотной упаковки в плоскости слоя. Построены температурные зависимости теплоемкости как соизмеримых, так и несоизмеримых с подложкой двумерных кристаллических структур. Полученные теоретические результаты применены для детального обсуждения и интерпретации известных из литературы экспериментальных данных по спектрам решеточных возбуждений и теплоемкости монослоев инертных газов, в том числе ³He и ⁴He, на подложках различных типов.

A model is proposed which gives an analytical description of the dynamics of collective excitations of two-dimensional close-packed atomic crystal lattices (atomic monolayers on substrates). The model takes into account both the interaction between atoms of the layer and the interaction of the layer with the substrate. The phonon spectra are found for an ideal triangular lattice and for a triangular lattice with a uniform distortion along one of the close-packed directions in the plane of the layer. The temperature dependence of the heat capacity is constructed for crystalline structures of both the commensurate and incommensurate types (in relation to the substrate). The theoretical results obtained are used for a detailed discussion and interpretation of the published experimental data on the spectra of lattice excitations and the heat capacity of monolayers of rare gases, including ³He and ⁴He, on various types of substrates.