Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
физико–математических наук: 01.04.07 - Физика конденсированного
состояния. — Институт автоматики и процессов управления. —
Владивосток, 2011. — 38 с.
Научный консультант: член-корреспондент РАН, профессор Саранин А.А.
Целью диссертационной работы ставится развитие
методов контролируемого формирования нанообъектов на поверхности
кремния, основным из которых является использование поверхностных
реконструкций ≪адсорбат/подложка≫ для модификации свойств
поверхности.
Научная новизна работы. В работе получены новые экспериментальные результаты, основными из которых являются следующие:
Экспериментально показано изменение режимов роста ряда металлов (In, Au, Cu) при создании в границе раздела металл/кремний поверхностной реконструкции Si(100)c(4×12)-Al. Используя формализм кинетической теории зародышеобразования оценены параметры диффузии атомов по этой поверхности.
Определены закономерности захвата нейтральных атомов Ge потенциальным бассейном в элементарной ячейке квазипериодической реконструкции Si(111)“5×5”-Cu. Определен диффузионный барьер для атомов Ge, выявлено формирование димеров Ge с периодами √3a, 2a и √7a, а также атомных кластеров до пентамеров включительно.
Установлено, что адсорбция In на поверхностную реконструкцию снижает напряжение поверхности, вследствие чего сильно уменьшается концентрация линейных дефектов поверхности (антифазных доменных границ), а размеры доменов структуры √3×√3 увеличиваются с ∼100˚A до типичных размеров террас подложки кремния (0,1–0,5 мкм). Предложена структурная модель поверхности Si(111)-h-√3×√3-(Au,In), показано влияние доменных границ исходной реконструкции на свойства поверхности.
Практическая ценность работы состоит в том, что рассмотренные способы формирования наноструктур являются основой для разработки полномасштабных методов контролируемого создания функциональных материалов. В данной работе впервые получены структуры, свойства которых в значительной степени отличаются от свойств структур, сфабрикованных на немодифицированных поверхностях. Так, получены массивы нанопроволок Cu на поверхности Si(111), терминированной двумерным силицидом Cu2Si. При выборе соответствующей морфологии образца возможно формирование нанопроволок Cu в виде петель, колец и т.п. Такая система обладает высокой анизотропией электропроводности и низким удельным сопротивлением. Пленки Au, сформированные на поверхностной реконструкции Si(111)“5×5”-Cu, демонстрируют лучшую морфологию поверхности за счет подавления формирования объемного силицида и, как следствие, лучшие электрофизические характеристики. Эти системы имеют практическую ценность и могут быть использованы в будущем при разработке токопроводящих элементов нанометрового масштаба.
Предложен способ увеличения температурной стабильности упорядоченных массивов атомных кластеров Al на поверхности Si (111) 7×7. Учитывая, что данная структура обладает ярко выраженной каталитической активностью, увеличение ее стабильности также может найти практическое применение.
Научная новизна работы. В работе получены новые экспериментальные результаты, основными из которых являются следующие:
Экспериментально показано изменение режимов роста ряда металлов (In, Au, Cu) при создании в границе раздела металл/кремний поверхностной реконструкции Si(100)c(4×12)-Al. Используя формализм кинетической теории зародышеобразования оценены параметры диффузии атомов по этой поверхности.
Определены закономерности захвата нейтральных атомов Ge потенциальным бассейном в элементарной ячейке квазипериодической реконструкции Si(111)“5×5”-Cu. Определен диффузионный барьер для атомов Ge, выявлено формирование димеров Ge с периодами √3a, 2a и √7a, а также атомных кластеров до пентамеров включительно.
Установлено, что адсорбция In на поверхностную реконструкцию снижает напряжение поверхности, вследствие чего сильно уменьшается концентрация линейных дефектов поверхности (антифазных доменных границ), а размеры доменов структуры √3×√3 увеличиваются с ∼100˚A до типичных размеров террас подложки кремния (0,1–0,5 мкм). Предложена структурная модель поверхности Si(111)-h-√3×√3-(Au,In), показано влияние доменных границ исходной реконструкции на свойства поверхности.
Практическая ценность работы состоит в том, что рассмотренные способы формирования наноструктур являются основой для разработки полномасштабных методов контролируемого создания функциональных материалов. В данной работе впервые получены структуры, свойства которых в значительной степени отличаются от свойств структур, сфабрикованных на немодифицированных поверхностях. Так, получены массивы нанопроволок Cu на поверхности Si(111), терминированной двумерным силицидом Cu2Si. При выборе соответствующей морфологии образца возможно формирование нанопроволок Cu в виде петель, колец и т.п. Такая система обладает высокой анизотропией электропроводности и низким удельным сопротивлением. Пленки Au, сформированные на поверхностной реконструкции Si(111)“5×5”-Cu, демонстрируют лучшую морфологию поверхности за счет подавления формирования объемного силицида и, как следствие, лучшие электрофизические характеристики. Эти системы имеют практическую ценность и могут быть использованы в будущем при разработке токопроводящих элементов нанометрового масштаба.
Предложен способ увеличения температурной стабильности упорядоченных массивов атомных кластеров Al на поверхности Si (111) 7×7. Учитывая, что данная структура обладает ярко выраженной каталитической активностью, увеличение ее стабильности также может найти практическое применение.