Диффузия атомов Sr по поверхности Si(111)-7×7: данные стм и моделирование
| Вид материала | Документы |
- Cx-x стм-дослідження самовпорядкованих моношарів діарилетенів з ефектом фотоперемикання, 35.77kb.
- «Диффузия». 30, 271.52kb.
- Спецификация темы «Тепловые явления» и примеры заданий к ней, 23.63kb.
- Элементы квантовой механики и физики атомов, молекул, твердых тел, 156.85kb.
- Московский Государственный Университет Химический факультет Моделирование процессов, 205.13kb.
- Программа курса лекций, 68.05kb.
- Элементы квантовой механики Атом Резерфорда – Бора и гипотеза де Бройля Ядерная модель, 38.71kb.
- Диффузия в биологических системах. Диффузия, 145.79kb.
- Программа дисциплины дпп. Дс. 01 Компьютерное моделирование в химии цели и задачи дисциплины, 281.91kb.
- Квантово-химическое кластерное моделирование процесса взаимодействия сероводорода, 295.13kb.
Диффузия атомов Sr по поверхности Si(111)-7×7:
данные СТМ и моделирование
Жачук Р.А., Тийс С.А., Ольшанецкий Б.З.
(цикл из 2-ух статей)
Диффузия адатомов на поверхностях кристаллов влияет на формирование наноструктур и рост тонких пленок. Реконструкция поверхности влияет на диффузию адатомов, так как она определяет изменение поверхностной энергии при их движении. Таким образом, пространственное изменение поверхностной энергии определяет места адсорбции адатомов и диффузионные барьеры. Цель данной работы – изучение влияния реконструкции 7×7 поверхности Si(111) на диффузию адатомов Sr методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и компьютерного моделирования на основе теории функционала плотности и Монте-Карло.
Быстрое движение атомов Sr в пределах половинок ячеек структуры Si(111)-7×7 создает резкие флуктуации сигнала на картинах СТМ, которые являются причиной наблюдения шумоподобных пятен. Эти шумоподобные пятна на изображениях СТМ вызваны тепловым движением атомов Sr между различными местами адсорбции внутри половинок ячеек структуры 7×7. Перескоки между соседними половинками ячеек 7×7 происходят намного реже, так как на границе ячеек имеется большой диффузионный барьер. Было найдено, что длина наблюдаемых росчерков, образующих шумоподобные пятна, зависит от скорости сканирования острия СТМ. Моделирование, основанное на модели независимо движущихся атомов Sr и острия СТМ, позволяет довольно точно описать наблюдаемые СТМ изображения. Таким образом, получая СТМ изображения при различных скоростях сканирования и ставя им в соответствие смоделированные изображения, мы смогли оценить скорость движения атомов Sr в пределах половинок ячеек структуры Si(111)-7×7 при комнатной температуре: 300 нм/c.
Была рассчитана поверхность потенциальной энергии для атома Sr в ячейке Si(111)-7×7. Определены главные пути диффузии и соответствующие им энергии активации. Найдено, что рассмотрение одного лишь теплового движения атомов Sr недостаточно для объяснения всех особенностей наблюдаемых с помощью СТМ шумоподобных пятен. В частности, обнаружено, что специфическое распределение интенсивности в таких изображениях вызвано смещением части заряда от атома Sr к адатомам Si в составе структуры Si(111)-7×7. Это наблюдение позволяет разрешить противоречие между экспериментальными и расчетными данными, встречающееся в литературе для других адсорбатов.