"Универсальный структурный блок семейства поверхностей (110) кремния и германия". Руслан Анатольевич Жачук, ИФП СО РАН, 12.7.2021
Состав коллектива
- Жачук Руслан Анатольевич, ИФП СО РАН, с. н. с., к.ф.-м. н, расчеты с использованием ТФП.
- Долбак Андрей Евгеньевич, ИФП СО РАН, н. с., к.ф.-м. н., эксперименты с использованием дифракции медленных электронов (ДМЭ).
- Шкляев Александр Андреевич. ИФП СО РАН, НГУ, в. н. с., д. ф.-м. н., эксперименты с использованием сканирующей туннельной микроскопии (СТМ).
Аннотация
В работе предложена атомная модель универсального структурного блока, являющегося основной частью всех атомных структур на поверхностях (110) кремния и германия и их вициналей. Работа выполнена с помощью расчетов на основе теории функционала плотности (ТФП) и сравнения полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). На основе модели универсального структурного блока были разработаны атомные модели поверхностей (110)-(16×2), (110)-c(8×10), (110)-(5×8) и (17 15 1)-(2×1) кремния и германия. Все модели демонстрируют очень низкие энергии формирования поверхностей и прекрасно согласуются с изображениями, полученными с помощью с помощью СТМ. Кроме того, с помощью СТМ и дифракции медленных электронов (ДМЭ) было показано, что высокоиндексная поверхность Si(47 35 7) (вицинальная по отношению к (110)) также состоит из универсальных структурных блоков. Была разработана атомная модель поверхности Si(47 35 7). Таким образом, в представленной работе решена давно известная и важная фундаментальная задача о структуре поверхностей (110) кремния и германия и атомной структуре пентамеров, наблюдающихся на них.
Грантовая поддержка
- Грант РФФИ №18-02-00025 «Атомная структура поверхностей (1 1 0) и (3 3 1) кремния и ее локальное и обратимое изменение с помощью сканирующей туннельной микроскопии», руководитель Жачук Р.А.
- Грант РНФ №19-72-30023 «Физико-химические основы создания функциональных полупроводниковых наносистем», руководитель Латышев А.В.
Иллюстрации
 | Универсальный структурный блок семейства поверхностей (110) кремния и германия, состоящий из пентамера с межузельным атомом и соседней реконструированной области. Межузельный атом указан стрелкой. Красные шары – атомы универсального структурного блока, синие шары – атомы верхнего слоя, зеленые шары – атомы среднего слоя, белые шары – атомы нижнего слоя. (а) Вид сверху. (b) Вид сбоку. |
 | Экспериментальные [Phys. Rev. B 61, 3006 (2000)] и теоретические СТМ изображения поверхности Si(110)-16×2. Овалами выделены группы из двух универсальных структурных блоков (пентамеров). |
Публикации
- R. A. Zhachuk, A. A. Shklyaev, “Universal building block for (110)-family silicon and germanium surfaces”, Applied Surface Science (Impact Factor: 6.707), 494, 46 (2019). DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.07.144
- R. A. Zhachuk, A. E. Dolbak, A. A. Shklyaev, “Atomic structure of high Miller index Si(47 35 7) surface”, Surface Science (Impact Factor: 1.942), 693, 121549 (2020). DOI: 10.1016/j.susc.2019.121549