СТМ/СТС исследования квантово-размерных эффектов в островковых пленках Pb на поверхностях Si

• Автор: Фокин, Денис Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Актуальность и проблематика

Основные результаты и положения, выносимые на защиту

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Поверхность 81(111)

1.2. Вицинальные поверхности. Поверхность 8і(557)

1.3. Рост пленок РЬ на поверхности 81(111)

1.4. Самоорганизация в пленках РЬ на вицинальных поверхностях Бі

ГЛАВА 2. Исследование поверхности: теория и эксперимент
2.1. Сканирующая туннельная микроскопия
2.2. Иглы СТМ
2.3. Принцип действия СТМ
2.3.1. Топографические режимы работы СТМ
2.3.2. Режим спектроскопии (СТС)
2.4. Дифракция медленных электронов
2.5. Экспериментальные установки
2.5.1. Экспериментальный комплекс М3
2.5.2. Сверхвысоковакуумный электронный спектрометр ЬАЗЛООО
ГЛАВА 3. Структура вицинальной поверхности Э1(557)
3.1. Процедура подготовки игл и образцов
3.2. СТМ исследования структуры поверхности Бі(557)
3.3. Исследования структуры поверхности Бі(223) с помощью ДМЭ
3.4. Зависимость структуры поверхности 8і(557) от температурного режима подготовки поверхности

3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4. Рост оетровковых пленок РЬ на поверхности
4.1. Подготовка поверхности образца: условия напыления
4.2. СТМ исследования роста оетровковых пленок РЬ на поверхности
81(111)
4.3. СТМ исследования роста оетровковых пленок РЬ на вицинальных
поверхностях Э:
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. Исследование влияния размеров островков РЬ на их сверхпроводящие свойства
5.1. Выбор объекта исследований
5.2. Краткое теоретическое введение
5.3. СТС исследование сверхпроводящих свойств островка РЬ
5.4. Выводы по главе
Заключение и перспективы
Заключение
Перспективы
Благодарности
Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность и проблематика
Огромное количество работ в последнее время посвящается исследованиям различных свойств систем типа “тонкая металлическая пленка на полупроводниковой подложке”. В исследования таких систем были вовлечены такие мощные экспериментальные методики, как дифракция медленных электронов, Оже-спектроскопия, и многие другие. Изобретение туннельного микроскопа существенно облегчило задачу экспериментального изучения таких систем.
С другой стороны, изучению такого типа объектов посвящено большое количество теоретических работ, призванных объяснить наблюдаемые экспериментаторами явления. Сравнительно недавно появившаяся так называемая “модель электронного роста”, объясняющая необычные особенности роста свинцовых пленок на поверхности 85(111) в последнее время стремительно развивается. В то же время, при всем многообразии работ, посвященных изучению этой проблемы, множество вопросов до сих пор остаются без ответа. Так, например, практически неизученным остается механизм роста пленок РЬ на вицинальных поверхностях, таких, как например 81(557).
Значительное количество работ посвящено изучению сверхпроводящих свойств свинца па поверхностях 85(111). Экспериментально показаны зависимости Нс и Тс от толщины пленок, влияние формы островков на расположение вихрей и т.д. Возможности формирования различных конфигураций вихрей в тонких островковых пленках РЬ на поверхности Б5 также посвящен ряд работ. Однако до настоящего момента в литературе нет сведений о том, как будут вести себя сверхпроводящие свойства в островковых пленках, островки в которых помимо малой толщины обладают

этом, дифракционные картины ДМЭ, полученные с поверхностей 81(557) после напыления 2 МС РЬ содержат упорядоченные ряды рефлексов вдоль направления [7710] (см.рис. 1.4.). Следовательно, островки на поверхности расположены вдоль ребер ступеней вицинальной поверхности. При этом, поскольку на дифракционной картине отсутствуют рефлексы, соответствующие структуре поверхностной реконструкции 7x7, по-видимому, островки занимают всю поверхность террас 81(111).
Рис. 1.18. Дифракционная картина ДМЭ, снятая при температуре 78К, с участка поверхности Si(557) после напыления 2МС РЬ.[78]
Из анализа профиля дифракционных максимумов авторами работы было сделано предположение о том, что такие островки могут формировать нанонити, расположенные вдоль ребер ступеней подложки. Длина таких нанонитей, при толщинах покрытия 1-2 МС составляет приблизительно 17 нм. Такая же структура нанонитей, как наблюдалась в этой работе, была также обнаружена авторами работы [79], в которой авторы дали ей название “а х 2”. Структура нанонитей “а х 2” была реализована на поверхности Si(557) после напыления 2 МС свинца и отжига при температуре 640 К. При повышении температуры отжига до 720К на поверхности начинает формироваться другая поверхностная фаза - “/? х 2”. Данная поверхностная фаза обладает элементарной ячейкой, отличной от элементарной ячейки