, , ,

"Атомная структура поверхности Ge(331)-5x1". Руслан Анатольевич Жачук, ИФП СО РАН, 14.7.2022

isp_siesta_202207.pdf

Состав коллектива

  • Жачук Руслан Анатольевич, ИФП СО РАН, с. н. с., к.ф.-м.н
  • Жозе Кутиньо, университет г. Авейро (Португалия).

Аннотация

Высокоиндексные поверхности кремния и германия широко используются в качестве подложек для выращивания упорядоченно расположенных наноструктур [1]. В этой работе разработана модель атомной структуры высокоиндексной поверхности Ge(331)-5×1. Модель построена на основе структурного блока поверхности Si(331)-12×1, состоящего из пентамера с межузельным атомом [2]. С помощью расчетов из первых принципов, основанных на теории функционала плотности, было показано, что предложенная модель поверхности приводит к низкой энергии формирования поверхности и хорошо согласуется с изображениями поверхности Ge(331)-5×1, полученными с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и имеющимися в литературе [3]. Таким образом, было продемонстрировано, что поверхность Ge(331)-5×1 принадлежит семейству поверхностей, стабилизированых пентамерами с межузельными атомами, а именно Si(331), Si(113), Ge(113), Si(110), Ge(110).

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.

Иллюстрации

(a) и (b): элементарный структурный блок поверхностей Si(331)-12×1 и Ge(331)-5×1 – 8PU (8-pentagon unit). Пентагоны в 6PU закрашены оранжевым цветом для облегчения восприятия. Три атома 8PU, наблюдающиеся на экспериментальных СТМ изображениях при U < 0, выделены черными окружностями. (a) Вид сбоку. (b) Вид сверху. (c) Атомная модель 8P поверхности Ge(331)-5×1. Элементарная ячейка, используемая в расчетах, и примитивная ячейка показаны пунктирной и сплошной линиями соответственно. Ячейка 1×1 выделена голубым цветом.
(a) Экспериментальное изображение сканирующей туннельной микроскопии поверхности Ge(331)-5×1, U = +1.8 В, I = 1 нА. Размер изображения 48×48 Å2. Из работы [3]. (b) Расчетное изображение сканирующей туннельной микроскопии поверхности Ge(331)-5×1, полученное с использованием модели 8P для U = +1.0 В. Ориентация поверхности и размер изображения такие же, как для рис. (a). Атомная модель поверхности Ge(331)-5×1 частично наложена на изображения на рис. (а) и (b). Черными окружностями выделены атомы Ge, связанные с самыми яркими пятнами на изображениях.

Публикации

  • R.A. Zhachuk, J. Coutinho, “Pentamers with interstitial atoms as the building blocks of the Ge(331)-5x1 surface”, Applied Surface Science (Impact Factor: 7.392), 533, 147507 (2020). DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.147507