Детерминизм симметрии монокристаллической поверхности границы раздела при получении $0D$- и $2D$-структур благородных металлов и индия на кремнии

Л. И. Карбовская, В. Л. Карбовский, А. А. Романский

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 05.05.2019; окончательный вариант — 30.07.2019. Скачать: PDF logoPDF

Обзорная статья посвящена «квантовой инженерии» выращивания плёнок серебра на полупроводниковых подложках, которое позволяет получать новые формы вещества. Приведены результаты по энергетической дисперсии электронных состояний в эпитаксиальных плёнках Ag(111), полученных на Si(001) и Si(111). Объяснено расщепление зон и дан анализ поверхностных состояний Шокли. Детально анализируются сверхструктуры, которые образуются на поверхности монослойных наноструктур серебра. Приведён детальный анализ энергетических состояний квантовых ям благородных металлов. Исследован механизм формирования нанорельефа благородного металла на поверхностях (111) и (110) монокристалла Si при многостадийном термическом напылении. Симметрия поверхности интерфейса монокристаллической плоскости кремния Si(111)7$\times$7 является детерминирующей в механизме роста гексагонально-пирамидальных структур меди, серебра и золота. Исследованы морфологические особенности поверхности индия при его термическом нанесении на поверхности Si(111) и Si(110). Наблюдается образование кластеров правильной кубической формы, что свидетельствует о формировании нанокристаллов In. Образование нанокластеров In (размером $\approx$10 нм) на поверхности Si(111) и дальнейшее изменение морфологии поверхности монокристалла модифицируют рассчитанные кривые плотности электронных состояний.

Ключевые слова: квантовые ямы, энергетическая дисперсия, благородные металлы, поверхность, морфология, сканирующая туннельная микроскопия, термическое напыление.

Citation: L. I. Karbivska, V. L. Karbivskyy, and A. O. Romanskyy, Determinism of the Symmetry of a Single-Crystalline Surface of Interface at Obtaining $0D$- and $2D$-Structues of Noble Metals and Indium on Silicon, Usp. Fiz. Met., 20, No. 3: 502–532 (2019); doi: 10.15407/ufm.20.03.502


Цитированная литература (61)  
    1. H. Liu, Y. F. Zhang, D. Y. Wang, M. H. Pan, J. F. Jia, and Q. K. Xue, Surf. Sci., 571: 5 (2004). Crossref
    2. E. Bauer, Z. Kristallogr., 110: 372 (1958). Crossref
    3. A. R. Smith, K.-J. Chao, Q. Niu, and C.-K. Shih, Science, 273: 226 (1996). Crossref
    4. D. A. Evans, M. Alonso, R. Cimino, and K. Horn, Phys. Rev. Lett., 70: 3483 (1993). Crossref
    5. Z. Y. Zhang, Q. Niu, C.-K. Shih, Phys. Rev. Lett., 80: 5381 (1998). Crossref
    6. G. Yang, Y. Zhou, H. Long, Y. Li, and Y. Yang, Thin Solid Films, 515: 7926 (2007). Crossref
    7. M. Rai, A. Yadav, and A. Gade, Biotech. Adv., 27: 76 (2009). Crossref
    8. R. M. Tilaki, A. Irajizad, and S. M. Mahdavi, Appl. Phys. A, 84: 215 (2006). Crossref
    9. G. Yang, D. Guan, W. Wang, W. Wu, and Z. Chen, Optical Mater., 25: 439 (2004). Crossref
    10. H.-J. Lee, S.-Y. Yeo, and S.-H. Jeong, J. Mat. Sci., 38: 2199 (2003). Crossref
    11. I. Matsuda and H. W. Yeom, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 126: 101 (2002). Crossref
    12. M. A. Müller, T. Miller, and T.-C. Chiang, Phys. Rev. B, 41: 5214 (1990). Crossref
    13. H. Wern, R. Courths, G. Leschik, and S. Hufner, Z. Phys. B, 60: 293 (1985). Crossref
    14. H. Erschbaumer, A. J. Freeman, C. L. Fu, and R. Podloucky, Surf. Sci., 243: 317 (1991). Crossref
    15. E. Bauer and J. van der Merwe, Phys. Rev. B, 33: 3657 (1986). Crossref
    16. G. Neuhold and K. Horn, Phys. Rev. Lett., 78: 1327 (1997). Crossref
    17. M. H.-v. Hoegen, T. Schmidt, M. Henzler, G. Meyer, D. Winau, and K. H. Rieder, Phys. Rev. B, 52: 10764 (1995). Crossref
    18. M. H.-v. Hoegen, T. Schmidt, M. Henzler, G. Meyer, D. Winau, and K. H. Rieder, Surf. Sci., 331–333: 575 (1995). Crossref
    19. G. Meyer and K. H. Rieder, Appl. Phys. Lett., 64: 3560 (1994); idem, Surf. Sci., 331–333: 600 (1995). Crossref
    20. R. Fischer, Th. Fauster, and W. Steinmann, Phys. Rev. B, 48: 15496 (1993). Crossref
    21. T. Valla, P. Pervan, M. Milun, A. B. Hayden, and D. P. Woddruff, Phys. Rev. B, 54: 11786 (1996). Crossref
    22. A. Zangwill, Physics at Surfaces (Cambridge University Press: 1988). Crossref
    23. H. Luth, Surface and Interfaces of Solid Materials (Berlin: Springer: 1995). Crossref
    24. S. Hufner, Photoelectron Spectroscopy, Springer Series in Solid-State Sciences. Springer Series. Vol. 82 (Berlin: Springer: 1995). Crossref
    25. J. J. Paggel, T. Miller, and T.-C. Chiang, Phys. Rev. B, 61: 1804 (2000). Crossref
    26. J. J. Paggel, T. Miller, and T.-C. Chiang, Science, 283: 1709 (1999). Crossref
    27. N. V. Smith, Phys. Rev. B, 32: 3549 (1985). Crossref
    28. N. V. Smith, N. B. Brookes, Y. Chang, and P. D. Johnson, Phys. Rev. B, 49: 332 (1994). Crossref
    29. A. L. Wachs, A. P. Shapiro, T. C. Hsieh, and T.-C. Chiang, Phys. Rev. B, 33: 1460 (1986). Crossref
    30. F. Patthey and W.-D. Schneider, Phys. Rev. B, 50: 17560 (1994). Crossref
    31. P. Paniago, R. Matzdorf, G. Meister, and A. Goldmann, Surf. Sci., 336: 113 (1995). Crossref
    32. P. M. Echenique and J. B. Pendry, J. Phys. C, 11: 2065 (1978). Crossref
    33. S. Å. Lindgren and L. Walldén, Solid State Commun., 28: 283 (1978). Crossref
    34. S. Å. Lindgren and L. Walldén, Solid State Commun., 34: 671 (1980). Crossref
    35. S. D. Kevan and W. Eberhardt, Angle-Resolved Photoemission. Theory and Current Applications (Ed. S. D. Kevan) (Amsterdam: Elsevier: 1992), p. 99; idem, Studies in Surface Science and Catalysis, 74: 99 (1992). Crossref
    36. F. Patthey and W.-D. Schneider, Surf. Sci. Lett., 334: L715 (1995); T. C. Hsieh and T.-C. Chiang, Surf. Sci., 166: 554 (1986). Crossref
    37. T. C. Hsieh, T. Miller, and T.-C. Chiang, Phys. Rev. Lett., 55: 2483 (1985). Crossref
    38. D. Aburano, H. Hong, J. M. Roesler, K. Chung, D.-S. Lin, P. Zschak, H. Chen, and T.-C. Chiang, Phys. Rev. B, 52: 1839 (1995). Crossref
    39. R. Abermann, Vacuum, 41: 1279 (1990); R. Koch, D. Winau, A. Führmann, and K. H. Rieder, Phys. Rev. B, 44: 3369 (1991); R. Koch, D. Winau, K. Thümer, M. Weber, and K. H. Rieder, Europhys. Lett., 21: 213 (1993). Crossref
    40. C. Y. Fong and M. L. Cohen, Phys. Rev. Lett., 24: 306 (1970); C. Y. Fong, J. P. Walter, and M. L. Cohen, Phys. Rev. B, 11: 2759 (1975). Crossref
    41. R. C. Jaklevic and J. Lambe, Phys. Rev. B, 12: 4146 (1975). Crossref
    42. Gmelin Handbuch der Anorganischen Chemie, A-Z/8 (Ed. R. Warncke) (Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag: 1978). Crossref
    43. G. Larsson and J. B. Pendry, J. Phys. C, 14: 3089 (1981). Crossref
    44. C.-S. Jiang, H.-B. Yu, X.-D. Wang, C.-K. Shih, and Ph. Ebert, Phys. Rev. B, 64: 235410 (2001). Crossref
    45. R. M. Feenstra, J. Vac. Sci. Technol. B, 7: 925 (1989); P. Martensson and R. M. Feenstra, Phys. Rev. B, 39: 7744 (1989); C. K. Shih, R. M. Feenstra, and G. V. Chandrashekhar, Phys. Rev. B, 43: 7913 (1991). Crossref
    46. N. E. Christensen, Phys. Rev. B, 20: 3205 (1979). Crossref
    47. K.-J. Chao, Zhenyu Zhang, Ph. Ebert, and C.-K. Shih, Phys. Rev. B, 60: 4988 (1999). Crossref
    48. G. Neuhold, L. Bartels, J. J. Paggel, and K. Horn, Surf. Sci., 376: 1 (1997). Crossref
    49. Ph. Ebert, K.-J. Chao, Q. Niu, and C.-K. Shih, Phys. Rev. Lett., 83: 3222 (1999). Crossref
    50. A.-B. Chen and B. Segall, Phys. Rev. B, 12: 600 (1975). Crossref
    51. K. Sawa, Y. Aoki, and H. Hirayama, Phys. Rev. B, 80: 035428 (2009). Crossref
    52. K. He, T. Hirahara, T. Okuda, S. Hasegawa, A. Kakizaki, and I. Matsuda, Phys. Rev. Lett., 101: 107604 (2008). Crossref
    53. H. Ibach, Surf. Sci. Rep., 29: 195 (1997). Crossref
    54. M. Miyazaki and H. Hirayama, Surf. Sci., 602: 276 (2008). Crossref
    55. P. Mikulík, Beyond Quasicrystals (Eds. F. Axel and D. Gratias) (Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag: 1995), p. 229. Crossref
    56. M. Feuerbacher, C. Metzmacher, M. Wollgarten, K. Urban, B. Baufeld, M. Bartsch, and U. Messerschmidt, Mater. Sci. Eng. A, 226–228: 943 (1997); R. Wang, M. Feuerbacher, W. Yang, and K. Urban, Philos. Mag. A, 78: 273 (1998). Crossref
    57. R. Mikulla, P. Gumbsch, and H.-R. Trebin, Philos. Mag. Lett., 78: 369 (1998); R. Mikulla, J. Stadler, F. Krul, H.-R. Trebin, and P. Gumbsch, Phys. Rev. Lett., 81: 3163 (1998). Crossref
    58. V. L. Karbivskyy, V. V. Vishniak, V. H. Kasiyanenko, J. Adv. Microsc. Res. 6: 278 (2011). Crossref
    59. V. Karbivskyy, L. Karbivska, and V. Artemyuk, Nanoscale Res. Lett., 11: 69 (2016). Crossref
    60. V. A. Artemyuk, L. I. Karbivska, O. Ya. Kuznetsova, V. L. Karbivskyy, L. P. Klyuyenko, and S. S. Smolyak, Usp. Fiz. Met., 18, No. 3: 235 (2017) (in Ukrainian). Crossref
    61. L. I. Karbivska, O. Ya. Kuznetsova, V. L. Karbivskyy, S. S. Smolyak, and V. A. Artemyuk, Usp. Fiz. Met., 20, No. 1: 52 (2019) (in Russian). Crossref