薄膜生長第04章(編輯修改稿)
2024-09-12 00:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 修改或說明 。 Si(111)－ (7 7) 60年代初 ， 已經(jīng)用 LEED證明存在Si(111)－ (7 7)。 但對這個(gè)十分大的元胞再構(gòu)長時(shí)期以來有很多爭議 。 首先的一個(gè)問題是 Si(111)－ (7 7)是本征結(jié)構(gòu)還是在實(shí)驗(yàn)中玷污的 ?因?yàn)橐玫竭@種再構(gòu)需要相當(dāng)高的溫度處理 。 另一個(gè)問題是 (7 7)的再構(gòu) ， 如果用 LEED的動(dòng)力學(xué)計(jì)算 ， 工作量太大 ， 很難解決 。 Si(111)－ (7 7) 經(jīng)過多年努力 ， 現(xiàn)在已證明 Si(111)－ (7 7)再構(gòu)是一個(gè)本征結(jié)構(gòu) ， 同時(shí)也解決了結(jié)構(gòu)模型問題 。 得到廣泛承認(rèn)的半導(dǎo)體表面結(jié)構(gòu)不多 ， Si(111)－ (7 7)是其中之一 。 此外 ， 利用動(dòng)力學(xué) LEED方法確定了 5個(gè)原子層近 200個(gè)原子的位置 ， 進(jìn)一步證實(shí)了大家公認(rèn)的 DAS模型 (二聚體 添加原子 層錯(cuò)模型 )。 Si(111)－ (7 7) 早期的 Si(111)－ (7 7)模型是空位模型 ， 這些空位周期排列成 (7 7)的衍射圖案 。 此模型產(chǎn)生很多懸鍵 ， 從能量上說是不利的 。 后來提出增原子 (adatom)模型 ， 減少懸鍵 ， 但引入了表面應(yīng)變 。 Ben則提出了層錯(cuò)模型 ， 層錯(cuò)概念的引進(jìn) ， 對以后 DAS模型有很大幫助 。 Si(111)－ (7 7) 在這些工作的基礎(chǔ)上 ，Takayanagi等在透射電子衍射 (TED)的基礎(chǔ)上提出了 DAS模型 。 這模型曾得到 X射線衍射 ， STM等實(shí)驗(yàn)的支持 ， 被大家普遍接受 。 DAS模型是一個(gè)很復(fù)雜的結(jié)構(gòu) (圖 )。 Si(111)－ (77) Si(111)－ (7 7) 它由三層原子組成 (圖 (a))。 一個(gè)平行四邊形的元胞 (7 7)可以用短對角線把它分為二個(gè)等邊三角形區(qū)域 (亞原胞 )(圖(b))。 在一個(gè)亞元胞中 ， 原子按正常方式逐層堆積 . 在另一個(gè)亞元胞中原子的堆積方式不同 ， 第二層形成一個(gè)層錯(cuò)排列區(qū)域 (圖 )。 Si(111)－ (7 7) Si(111)－ (7 7) 由于缺少最上層原子 ， 在平行四邊形的頂角和邊上形成深空位 (圖 (b)的圓圈和橢圓圈 )。 在每個(gè)亞元胞區(qū)域中 ， 在鋪滿原子的表面層上有 6個(gè)添加原子 。 這 12個(gè)原子都與下面第一層的 6個(gè)原子成鍵 ， 因而每個(gè)增原子都有一個(gè)未飽和的懸鍵 。 Si(111)－ (7 7) 在第一層原子中 ， 除了 18個(gè)原子與增原子成鍵外 ， 還剩下 6個(gè)未成鍵的原子 ， 稱作剩原子 (rest atoms)(圖 (a)， (b))， 一半剩原子在有層錯(cuò)的亞元胞中 ， 另一半在無層錯(cuò)的亞元胞中 ， 它們都具有懸鍵 。 Si(111)－ (7 7) 第一個(gè)亞原胞的邊上的第三層原子有 9個(gè)二聚體鍵 (圖 (b)雙線表示 )。 這是由于第二層原子偏離正常位置所引起的 。 DAS模型的主體目前已得到普遍承認(rèn) ， 但有一些細(xì)節(jié) ， 例如頂角空位 ， 計(jì)算值比實(shí)驗(yàn)值稍深一點(diǎn) ， 這可能是 STM針尖不能探測這小而深的空位所產(chǎn)生的 。關(guān)于怎樣形成這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的機(jī)制問題 ， 目前還未見有研究的報(bào)導(dǎo) 。 Si(001) 1959年 Schlier和 Farnsworth就根據(jù)LEED的 l/2分?jǐn)?shù)斑點(diǎn)提出了一個(gè) Si(001)的二聚體模型 。 由于 LEED中有時(shí)還出現(xiàn) 1/4分?jǐn)?shù)的斑點(diǎn) ， 此模型和其他模型經(jīng)過長期比較 ， 才慢慢占了上風(fēng) ， 但在二聚體是對稱的還
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