Исследование свойств упорядоченных наноструктур на монокристаллических поверхностях кремния и германия, разработка методов управления ими
2007-01-01
2009-12-31
Полученные научные и (или) научно-технические результаты:
1) С помощью методов сканирующей туннельной микроскопии и дифракции медленных электронов проводились исследования формирования границы раздела Cu/Si(111). Было обнаружено, что в зависимости от условий роста формируются различные типы наноструктур. Осаждение субмонослойных покрытий Cu на поверхность Si(111)7x7 при комнатной температуре приводит к образованию упорядоченных массивов магических кластеров идентичного размера. При напылении Cu на поверхность Si(111)5,55x5,55-Cu при комнатной температуре наблюдается образование нанопроволок Cu вследствие аккумуляции Cu на краях атомных ступеней. Когда Cu осаждается на Si(111)5,55x5,55-Cu при температуре подложки 100 К, происходит послойный рост эпитаксиальной пленки Cu(111), сменяющийся далее на рост 3D островков Cu, имеющих форму усеченных пирамид.
2) При напылении при комнатной температуре на поверхность Si(111)'5x5'-Cu в сверхвысоком вакууме, атомы Cu мигрируют на продолжительные расстояния, выстраиваясь вдоль краев ступеней, где они формируют нанопроволоки Cu. Образованные нанопроволоки имеют ширину 20-80 нм и высоту 1-3 нм и характеризуются удельным сопротивлением ~8 мк Ом*см. Массив нанопроволок обладает анизотропной поверхностной проводимостью, причем проводимость вдоль нанопроволок примерно в три раза выше, чем в перпендикулярном направлении. Используя подобную методику роста, можно получить не только прямые нанопроволоки, но и другие типы структур на основе нанопроволок (например, нанокольца).
3) Методами сканирующей туннельной микроскопии, дифракции медленных электронов и расчетами на основе теории функциональной плотности исследовалось влияние добавления Ge в подложку Si(111) на реконструкции, образованные адсорбцией Al. Было обнаружено, что внедрение Ge меняет относительную стабильность реконструкций. В частности, тогда как в "чистой" системе Al/Si(111) массив магических кластеров (фаза α - 7x7) менее стабильна, чем реконструкция 3x3 (в которую она необратимо переходит при нагреве выше 600°С), в системе Al/SixGe1-x(111) магические кластеры обладают повышенной термической стабильностью и сохраняются вплоть до температуры десорбции Al, которая составляет примерно 800°С. Результаты вычислений позволили проследить последовательные стадии замещения Si атомов атомами Ge в фазе альфа -7x7. Общая тенденция обнаруживается в том, что добавление Ge в Si(111) делает замещающие позиции атомов Al более предпочтительными, чем адатомная конфигурация, что прямо противоположно относительным стабильностям этих
кофигураций в чистой системе Al/Si(111).
Библиографический список публикаций, отражающих результаты работы:
статьи в других изданиях:
1. A.V. Zotov, D.V. Gruznev, O.A. Utas, V.G. Kotlyar, A.A. Saranin. Multi-mode growth in Cu/Si(111) system: Magic nanoclustering, layer-by-layer epitaxy and nanowire formation //Surface Science Vol. 602, N1, P. 391 - 398 (2008).
2. Y.L. Wang, A.A. Saranin, A.V. Zotov, M.Y. Lai, H.H. Chang. Random and ordered arrays of surface magic clusters//International Reviews in Physical Chemistry Vol. 27, No 2, P. 317 - 360 (2008).
3. D.A. Tsukanov, M.V. Ryzhkova, D.V. Gruznev, O.A. Utas, V.G. Kotlyar, A.V. Zotov, A.A. Saranin. Self-assembly of conductive Cu nanowires on Si(111)`5x5'-Cu surface// Nanotechnology Vol. 19, N24, P. 245608-1 - 245608-5 (2008).
4. D.V. Gruznev, D.A. Olyanich, D.N. Chubenko, Yu.V. Luniakov, I.A. Kuyanov, A.V. Zotov, Relative stabilities of adsorbed versus substitutional Al atoms in submonolayer Al/SixGe1-x(111)// Physical Review B, Vol. 78, N16, P.165409-1 - 165409-5 (2008).
Число модернизированных и разработанных новых учебных программ высшего и послевузовского профессионального образования: 1
1008200
Федеральные (МинОбрНауки)
Федеральное агентство по образованию