Атомная структура и электронные свойства границы раздела GaAs(100)-(Cs, O)

• Автор: Терещенко, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 168 с.

Список сокращений и обозначений
ДМЭ дифракция медленных электронов
МЛЭ молекулярно-лучевая эпитаксия
ОЭС отрицательное электронное сродство
ПС поверхностное состояние
РФЭС рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
СХПЭЭВР спектроскопия характеристических потерь энергии
электронов высокого разрешения ФО фотоотражение
ЭОС электронная оже-спектроскопия
ф работа выхода
у электронное сродство
Т температура
Ес дно зоны проводимости полупроводника
Е„ потолок валентной зоны полупроводника
Её ширина запрещенной зоны
ф8 поверхностный изгиб зон
<1 толщина слоя

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ПРИГОТОВЛЕНИЕ АТОМАРНО-ЧИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ
<ЗаА8(100) И ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ ЦЕЗИЯ И КИСЛОРОДА НА ЕЁ
СТРУКТУРНЫЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА
§1.1 Атомарно-чистая поверхность ОаАз( 100)
§ 1.2 Химические способы приготовления атомарно-чистой поверхности
ОаАвСЮО)
§1.3. Структура и электронные свойства границ раздела СзЛЗаАзЦОО) и
(С8,О)/ОаАз(Ю0)
§1.4. Цель и задачи работы
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
§2.1 Образцы
§2.2 Высоковакуумная установка
§2.3 Оже- и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
§2.4 Дифракция медленных электронов
§2.5 Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов высокого разрешения (СХПЭЭВР)
ГЛАВА III. СТРУКТУРА И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ
ОаАэООО)
§3.1 Стехиометрия и остаточные углеродные загрязнения на поверхности ОаАз(ЮО) после обработки в растворе НС1 в изопропиловом спирте и
прогрева в вакууме
§3.2 Сверхструктурные перестройки на поверхности ОаАэЦОО) при
прогревах в вакууме
§3.3 Электронные свойства поверхности СаАэЦОО): влияние сверхструктурных перестроек на работу выхода, изгиб зон, плотность и энергетическое распределение поверхностных состояний

§3.4 Обсуждение результатов
§3.5 Основные результаты и выводы главы III
ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ И ДЕСОРБЦИИ Cs НА СВЕРХСТРУКТУРНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ И СНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕХОДА К Ga-СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ
ПОВЕРХНОСТИ
§4.1 Адсорбция Cs на As-стабилизированную поверхность GaAs(lOO)-
(2х4)/с(2х8): эволюция атомной структуры
§4.2 Термодесорбция Cs и низкотемпературный переход к Ga-
стабилизированной сверх структуре (4х2)/с(8х2)
§4.3 Адсорбция Cs на Ga-стабилизированную сверхструктуру
(4х2)/с(8х2): эволюция атомной структуры
§4.4 Электронные свойства поверхности GaAs(lOO) при адсорбции и
десорбции Cs
§4.5 Основные результаты и выводы главы IV
ГЛАВА V. ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО (Cs-O)
АКТИВИРУЮЩЕГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ GaAs(lOO)
§5.1 Влияние адсорбции кислорода на плотность и энергетическое
распределение поверхностных состояний
§5.2 Формирование дипольного Cs-О слоя на поверхности GaAs(lOO)
§5.3 Формирование гетероперехода на поверхности GaAs(lOO)
§5.4 Основные результаты и выводы главы V
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Изгиб зон и работа выхода на поверхности СаАБ(ЮО) при адсорбции Се.
Как говорилось выше, структура поверхности ОэАб ориентации (100) сильно отличается от поверхности (ПО), что очень сильно отражается в изменении структуры поверхности при адсорбции Сб. Однако, именно сверхструктурные перестройки на поверхности СаЛБ( 100) делают её электронную структуру похожей на электронную структуру поверхности СаАз( 110). В частности, из-за образования димеров на поверхности СаЛБ(ЮО), каждый атом имеет только по одной оборванной связи, как на грани (110). Более того, основные реконструкции устроены таким образом, что все мышьяковые оборванные связи оказываются полностью заполненными, а галлиевые - пустыми [16], что также соответствует ситуации на поверхности скола (110). В частности, на поверхностях (100) и (110) при адсорбции Сб наблюдается одинаковая эволюция изгиба зон и работы выхода [108,109]. Вопросу о природе связи (ковалентная или ионная) атомов Сб на поверхности ОаАБ посвящено большое количество работ [94,96,110]. Тем не менее, однозначный ответ на этот вопрос пока не получен. Вероятнее всего, при адсорбции Сб на поверхность СлАб имеет место смешанный характер связывания: при малых покрытиях образуется ионная связь, тогда как доля ковалентной связи увеличивается по мере увеличения степени покрытия [96,111]. На настоящий момент имеется только одна работа [94] по фотоэмиссионным исследованиям, в которой показано, что цезий образует ковалентную связь с атомами галлия. Образование связи атомов Сб с ОяАб можно представить зонной диаграммой показанной на рис. 1.4. Как говорилось в § 1.1, связующий уровень оборванной орбитали поверхностных атомов Оа находится выше дна зоны проводимости и является пустым, тогда как связующий уровень мышьяка находится в валентной зоне и заполнен. Поэтому при адсорбции цезия па поверхность ваАБ, Сб образует связь с пустой орбиталью атомов галлия. Передавая часть заряда с 6б уровня Сб на пустую орбиталь атома галлия, энергия связующего уровня Сь-Оа становится ниже