Трансформація аддимерів >Ge=Ge<, >Ge=Si< ТА >Si=Si< на релаксованій грані Si(001)(4×2)
Анотація
Методом теорії функціоналу густини (B3LYP, 6-31G**) розраховані три види переміщень, а саме коливання як цілого, обертання та дифузію димерів >Ge=Ge<, >Ge=Si< та >Si=Si<, які формуються на кристалічній поверхні Si(001)(4×2) при осадженні на ній атомів германію в умовах молекулярно-променевої епітаксії. Проведені розрахунки кутів буклювання аддимерів. Показано, що при коливаннях аддимерів як цілого навколо рівноважного положення енергетичні бар’єри досить низькі, найвищий з них має місце для змішаного аддимера >Si=Ge<. Чисті аддимери >Ge=Ge< та >Si=Si< коливаються між двома виродженими станами з енергетичним бар’єром 0,042 та 0,014 еВ відповідно. Отримано структури перехідного стану та інтермедіата при переміщенні аддимера >Ge=Ge< між сусідніми комірками в наближенні постійної довжини зв’язку >Ge=Ge<. Як показали розрахунки, всі трансформації поверхневих димерів відбуваються з відносно невеликими енергіями активізації, чисельні значення яких задовільно узгоджуються з результатами СТМ-експериментів, наявних в літературі.
Посилання
1. Tkachuk O.I., Terebinska M.I., Lobanov V.V. 3d core-level binding-energy shifts of Ge adatoms penetrating through Si(001) surface: a DFT study. In: 16th International conference on density functional theory and its applications (Debrecen, Hungary, 2015.) P. 138. https://doi.org/10.15330/pcss.16.2.316-321
2. Tkachuk O.I. Dependence of the position of the 3d energy levels of Ge atoms on their localization in the surface layer of the crystalline substrate Si (001). In: XXVII International Scientific Conference "Disperse Systems" (Odessa, September 19 - 23, - 2016.) P. 199. [in Ukrainian]
3. Shklyaev A.A. , Ichikava M. Creation of nanostructures of germanium and silicon using a scanning tunneling microscope probe. Uspekhi fiz. Sciences. 2006. 176(9). 913. [in Russian] https://doi.org/10.3367/UFNr.0176.200609a.0913
4. Tkachuk O.I., Terebinskaya M.I., Lobanov V.V. The structure and properties of primary surface formations of germanium on the Si (001) face: quantum chemical studies. Chemistry, physics and technology of surface. 2014. 5(3). 256.
5. Afanasieva T. V., Greenchuck A. A., Koval I., P and Nakhodkin M. G. Structure of Pure Si-Si, Ge-Ge, and Mixed Si-Ge Addimers on Si(001) Surface. Ukr. J. Phys. 2011. 56. 240.
6. Cotton F.A., Wilkinson G., Wiley J. and Sons Advansed inorganic chemistry (New York. London, Sidney 1969).
7. Ratto F., Locatelli A., Fontana S., Kharrazi S., Ashtaputre S., Kulkarni S.K., Heun S., and Rosei F. Diffusion Dynamics during the Nucleation and Growth of Ge/Si Nanostructures on Si(111). Phys. Rev. Lett. 2006. 96. 096103. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.096103
8. Cohen Simonsen A., Schleberger M., Tougaard S., Hansen J.L., Nylandsted Larsen A. Nanostructure of Ge deposited on Si(001): a study by XPS peak shape analysis and AFM. Thin Solid Films. 1999. 338(1-2). 165. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(98)01079-7
9. Briggs D., Sikh M.P. Surface analysis by Auger and X-ray photoelectron spectroscopy (Mir, Moscov. 1987)
