2.6. Реконструкция на поверхности полупроводников. Кремний (111).
Очевидная причина реконструкции |
Снятие возмущения |
Особенно сильные изменения |
Преобладает ковалентная связь, |
у полупроводников |
обладающая сильной угловой |
|
зависимостью |
|
Гибридизированные sp3-орбитали |
Объем |
|
Четыре sp3 |
|
На поверхности |
Дегибридизация |
||
частичное ослабление |
|||
|
|||
гибридизации |
- |
|
|
Поверхность |
|
Три sp2- + одна p-орбитали, |
|
или две sp- + две р- орбитали
В случае Si(111) разнообразие структур
(2х1)
(7х7)
(1х1)
Si(111)(1x1)
Получить (1х1) можно |
Закалкой образца (резким охлаждением) |
|
Адсорбцей незначительного количества |
Идеальная поверхность |
(~0.01÷0,05 ML) чужеродных атомов (например, Те). |
|
|
|
Дегибридизация sp3- |
|
образуются три sp2- |
|
и одна p-орбиталь |
|
I слой опускается |
|
вниз (~0,1 A) |
|
II - приподнимается |
|
(~0,6 A). |
Необходимо принимать во внимание смещение атомов не только верхнего, но и более глубоко расположенных слоев.
Si(111) - (2х1)
Несколько моделей Модель Пенди
Ханеманн |
Цепочки поверхностных атомов |
|
поочередно сдвинуты вверх и вниз |
||
|
Насыщение оборванных связей путем образования π-связи между атомами верхнего слоя.
Связывающая π-орбиталь заполнена
Антисвязывающая – пустая
Приводит к усилению связи
Для перехода (1х1) → (2х1) требуется лишь 0.03 эВ/атом
Этой модели отдают предпочтение, хотя полного., согласия с экспериментом нет.
Si(111)-(7x7)
Структура очень устойчива
Модель перегруппировки димеров и дополнительных атомов Предложена Такаянаги
Две треугольные подъячейки
12 адатомов в верхнем слое
координационное число равно трем, имеется одна оборванная связь
6 rest – атомов во втором слое
Отличие rest-атомов от адатомов - адатом имеет более удаленного соседа в IV слое, у rest-атома его нет.
3 димера на сторону треугольника 
Дефект упаковки
В углах ячейки имеются вакансии
На идеализированной поверхности 49 оборванных связей
(7х7) - остается только 19:
12 - адатомы, 6 - rest-атомы и 1 - угловая вакансия.
.АаВвСсАаВ.
...АаВвСсАа½С...