Поверхность твердого тела при воздействии молекулярных галогенов

• Автор: Ельцов, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 231 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

РАЗДЕЛ I АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ И ВЫБОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 1.1 Анализ проблемы и постановка задач

1.1.1 Выбор объекта исследования

1.1.2 Терминология и список сокращений

1.1.3 Основные стадии реакции галогенов с металлами

1.1.3.1 Двумерные решетки галогенов на поверхности меди и серебра

1.1.3.2 Структура пленок галогенида на поверхности меди и серебра

1.1.4 Взаимодействие галогенов с поверхностью полупроводников

1.1.4.1 Взаимодействие молекулярного хлора с поверхностью Si(100)
1.1.4.2 Взаимодействие галогенов с поверхностью GaAs(OOl)
1.1.4.2.1 Атомные реконструкции GaAs(OOl)
1.1.4.2.2 Адсорбция галогенов на GaAs(OOl)
1.1.5 Заключение к Гл.1.1 и постановки задач
Глава 1.2 Методы анализа поверхности и методика работы с галогенами в сверхвысоком вакууме
1.2.1 Введение к Гл
1.2.2 Экспериментальные установки
1.2.3 Подготовка образцов
1.2.4 Применение факторного анализа в электронной оже-спектроскопии
1.2.5 Термодесорбционная масс-спсктрометрия
1.2.6 Сканирующая туннельная микроскопия
1.2.6.1 Сверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп GPI
1.2.7 Протяженная тонкая структура в спектрах энергетических потерь электронов
1.2.7.1 EXAFS-формула
1.2.7.2. Метод EELFS и анализ экспериментальных данных
1.2.8 Рентгеновская фотоэлектронная дифракция
1.2.9 Комбинационное рассеяние света, усиленное поверхностью
1.2.10 Методика эксперимента
1.2.11 Заключение к Гл
РАЗДЕЛ II ГАЛОГЕНЫ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ
Глава И.1 Химическое состояние и локальная структура поверхности меди при хлорировании
11.1.1 Детали эксперимента
II. 1.2 Химические превращения Си(ЮО) в реакции хлорирования
11.1.2.1 Адсорбция хлора
II. 1.2.2 Десорбция продуктов реакции хлорирования
И. 1.3 Локальная структура CuCl на поверхности меди
И. 1.3.1 Зародышеобразование хлорида меди
II. 1.3.2 Фотоэлектронная дифракция в пленке CuCl
II. 1.3.3 Протяженная тонкая структура в спектрах ионизационных потерь
электронов в пленке CuCl
II. 1.4 Заключение к главе
Глава II.2 Зародышеобразование и рост Cul на поверхности меди
11.2.1 Введение к главе II
11.2.2 Грань Си (111)
11.2.2.1 Химическое состояние поверхности Си( 111) при адсорбции h
11.2.2.2 Структурные превращения на йодированной поверхности Cu(l 11)
11.2.3 Грань Си(ЮО)
11.2.3.1 Химическое состояние поверхности Си(ЮО) при адсорбции h
11.2.3.2 Зарождение и рост йодида меди на поверхности Си(ЮО)
11.2.4 Грань Си(110)
11.2.4.1 Йодид меди на поверхности Си(110)
И.2.5 Заключение к главе II
Глава II.3 Химические и структурные превращения поверхности серебра при
воздействии хлора
II.3.1 Химическое состояние и морфология поверхности Ag(lll) в реакции
хлорирования
11.3.1.1 Химическое состояние Ag(l 11) в реакции хлорирования
11.3.1.1.2 Определение оптимальных условий хлорирования
11.3.1.1.3 Адсорбция хлора
11.3.1.1.4 Термодссорбция продуктов реакции хлорирования
11.3.1.1.5 Воздействие первичного электронного пучка на хлорированную
поверхность серебра
11.3.1.2 Морфология хлорированной поверхности Ag(l 11)
II.3.1.2.1 Морфология поверхности в отсутствии электронного воздействия
II.3.1.2.2 Морфология поверхности при воздействии электронного пучка
11.3.2 Локальная структура тонких пленок AgCl на поверхности серебра
11.3.2.1 Атомная структура островков AgCl на поверхности Ag(l 11)
11.3.2.2 Локальная структура двумерной пленки AgCl
11.3.2.2.1 Протяженная тонкая структура в спектрах энергетических потерь электронов в пленке AgCl на поверхности Ag(l 11)
11.3.2.2.2 Фотоэлектронная дифракция хлорированной поверхности Ag(100)
11.3.3 Заключение к Гл
11.3.4 Приложение к Гл.П.З
Глава II.4 Усиление комбинационного рассеяния света хлорированной поверхностью меди и серебра
11.4.1 Детали эксперимента
II .4.2 Усиление КРС поверхностью меди, хлорированной в условиях сверхвысокого вакуума
11.4.3 Усиление КРС поверхностью серебра, хлорированной в условиях сверхвысокого вакуума
11.4.4 Заключение к Гл.II
РАЗДЕЛ III ГАЛОГЕНЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Глава III. 1 Адсорбция хлора на поверхность кремния
III. 1.1 Термодесорбционные масс-спектры
III. 1.2 Электронные оже-спектры
III. 1.3 Реакция хлорирования поверхности Si(100)
111.1.3.2 Образование SiCU. Роль электронного пучка
III. 1.4 Заключение к гл.III
Глава III.2 Адсорбция йода на поверхность арсенида галлия и управление атомными реконструкциями
111.2.1 Введение к главе III
111.2.2 Основные закономерности взаимодействия молекулярного йода с поверхностью GaAs(OOl)- 4х2/с(8х2)
111.2.2.1 Адсорбция молекулярного йода
111.2.2.2 Десорбция продуктов реакции I2+ GaAs(001)-4x2/c(8x2)
111.2.3 Атомная структура поверхности GaAs(001)-4x2/c(8x2)
111.2.4 Формирование хемосорбированного слоя йода
111.2.4.1 Случай низкой концентрации «духов»
111.2.4.2 Случай высокой концентрации «духов»
сравнительный анализ (3, р2 и С, моделей с точки зрения минимизации поверхностной энергии, показавший, что в расчете на элементарную ячейку 4x2 -модели соответствует энергия на 0.42 эВ ниже, чем р2-модели (Р и р2 модели приблизительно равнозначны по энергии). Оценка энергии Маделунга для -модели, оказавшаяся равной -1.57 эВ, на ячейку 4x2, также свидетельствует о ее энергетической предпочтительности (для р и р2 моделей энергии Маделунга равны -0.17 и -0.67 эВ соответственно). Наконец, R-фактор соответствия ц-модели экспериментальным I-V характеристикам ДМЭ рефлексов равен 0.39, т.е. существенно лучше чем R-фактор Р’-модели (0.49 [84]).
Структура G(4x6) (G - Genuine) впервые была описана в работе Щуе и др. [81], фрагмент ее СТМ-изображения заполненных состояний приведен на рис.1.1.8. Авторы предположили, что периодичность 4x6 определяется кластерами галлия, состоящими из 6-8 атомов и расположенными в рядах вакансий структуры Р2-4х2. Позже было сделано предположение [85], что наблюдаемые в [81] яркие особенности на СТМ-изображенни, по-видимому, являются возмущениями плотности заполненных электронных состояний, характерными для реконструкции 4x2. Распределение этих объектов по поверхности
изменяется в процессе сканирования, поэтому в [85] они получили обозначение «духи» (ghosts). На незначительных участках поверхности «духи» действительно формируют упорядоченную структуру 4x6, что, по-видимому, ввело в
заблуждение авторов [81].
Таким образом, более правильным следует считать, что реконструкция G(4x6) не существует, а приведенное в [81] СТМ-изображение (рис.1.1.8) соответствует поверхности GaAs(001)-4x2, на которой упорядочены зарядовые состояния
"духи".
В результате проведенного анализа известных данных об атомной структуре поверхности GaAs(OOl) можно сделать заключение о том, что, несмотря на очень
серьезные и длительные усилия как в эксперименте, так и в теоретическом описании,
только сейчас происходит качественный скачок в понимании атомной структуры наблюдаемых реконструкций. Для того, чтобы создать адекватную атомную картину

Рис.1.1.8 СТМ-изображение
заполненных состояний ОаАз(001)-04x6 [81]. На изображении указана элементарная ячейка
реконструированной поверхности