, , ,

"Структура напряжённых слоёв Si на поверхности Ge(111)". Руслан Анатольевич Жачук, ИФП СО РАН, 27.6.2019

isp_siesta_201906_report.pdf

Работа выполнена при поддержке фонда науки и технологии Португалии (FCT), номер гранта UID/CTM/50025/2013.

Состав коллектива

  • Жачук Руслан Анатольевич, ИФП СО РАН, с. н. с., к.ф.-м.н. (расчёт),
  • Долбак Андрей Евгеньевич, ИФП СО РАН, н. с., к.ф.-м.н. (эксперимент).

Аннотация

С помощью методов дифракции медленных электронов (ДМЭ), сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и расчетов на основе теории функционала плотности (ТФП) была исследована структура напряжённых слоев Si(111), сформированных на поверхности Ge(111). Показано, что поверхность таких слоёв содержит домены структуры c(2×4), разделённые доменными стенками в направлениях . Предложены атомные модели структуры с(2×4) и доменных стенок, хорошо согласующиеся с данными СТМ, ДМЭ и приводящие к низкой энергии поверхности. С помощью расчетов на основе ТФП показано, что атомы Si с оборванными связями на поверхности (адатомы и рест-атомы) должны замещаться атомами Ge подложки и это должно приводить к значительному уменьшению энергии поверхности и формированию доменных стенок. Экспериментально и теоретически показано, что структура поверхности Si(111) при деформации растяжения изменяется от 7×7, основанной на димерах, адатомах и дефектах упаковки (dimer-adatom-stacking fault, DAS) к структуре с(2×4), состоящей из одних лишь адатомов.

Иллюстрации

Экспериментальное СТМ изображение высокого разрешения поверхности Ge(111) после напыления двух бислоев Si при T = 540 °C. На изображении видна атомная ступень, отделяющая разные по высоте террасы в левой и правой частях изображения. Релаксированная часть поверхности Si имеет структуру 7×7, а деформированные слои Si имеют структуру c(2×4) с доменными стенками. Стрелками показано направление релаксации напряжённых слоёв.
Расчётные энергии формирования поверхности Si(111) со структурами 7×7, c(2×4), c(2×8), 2×2, √3×√3 для различных значений деформации растяжения.
Зависимость расчётной энергии поверхности Si(111) от типа доменной стенки (DW type) и ширины домена (DW width) при деформации растяжения слоя кремния +4.0%.

Публикации

  • R. Zhachuk, J. Coutinho, A. Dolbak, V. Cherepanov, B. Voigtländer, “Si(111) strained layers on Ge(111): Evidence for c(2×4) domains”, Physical Review B (Impact Factor: 3.836), 96, 085401 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.085401