- •Рекомендуемая литература
- •1.1. Значение исследований поверхности
- •XIX - первая половина ХХ века
- •Роль поверхностных явлений
- •Катализ
- •Твердотельная электроника
- •Исследования в четко контролируемых условиях
- •1.2. Методы получения чистой поверхности
- •1.2.1.Прогрев при высоких температурах
- •1.2.2.Химические методы очистки
- •1.2.3. Ионная бомбардировка
- •Рецепты
- •1.2.4. Раскалывание в сверхвысоком вакууме
- •1.2.5.Некоторые специфические методы
- •1.3.Термодинамика поверхности
- •1.4. Анизотропия удельной поверхностной энергии
- •Литература к разделу II
- •II. АТОМНАЯ СТРУКТУРА ЧИСТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
- •2.1. Двумерная кристаллическая решетка
- •2.2. Обозначения поверхностей монокристаллов и атомных структур
- •2.3. Изменение межплоскостных расстояний у поверхности
- •2.3. Изменение межплоскостных расстояний у поверхности
- •2.4. Релаксация неполярных поверхностей ионных кристаллов
- •2.5.Реконструкция поверхности
- •2.5.1. Реконструкция на поверхности тугоплавких металлов
- •Золото (001)
- •Корреляция Энгеля
- •2.6. Реконструкция на поверхности полупроводников. Кремний (111).
- •2.7. Фасетирование поверхности
- •2.8. Влияние дефектов на структуру поверхности
- •2.9. Структура поверхности и ее физические свойства
- •2.10.Колебания поверхностных атомов
- •Термическое расширение
- •Литература к III разделу
- •III.ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
- •3.2.Поверхностные состояния. Метод ЛКАО
- •3.3 Поверхностные состояния Шокли
- •3.4. Поверхностные состояния. Приближение почти свободных электронов
- •3.6. О возможности изменения ширины запрещенной зоны на поверхности
- •3.7. Поверхностная (проектированная) зона Бриллюэна
- •3.8. Экспериментальное исследование электронной структуры поверхности металлов
- •Фотоэлектронная спектроскопия
- •GaAs (110)
- •3.9. Изменение потенциала и распределение электронной плотности у поверхности
- •3.9.2. Метод функционала плотности
- •3.9.2.A. Электронный газ с почти постоянной плотностью
- •3.9.2.Б. Плавно меняющаяся электронная плотность
- •3.9.3. Способы реализации метода функционала плотности
- •3.9.3.Б. Усовершенствованный метод Хартри
- •3.9.3.В.Вариационный метод
- •3.9.4. Электронная плотность и потенциал у поверхности
- •3.9.5. Работа выхода
- •3.9.6. Поверхностная энергия
- •3.9.7. Учет атомной структуры поверхности
- •Расчеты электронной структуры различных граней металлов
- •3.8.8. Взаимодействие заряда с поверхностью
- •3.8.9.Влияние внешнего электрического поля
- •IV. АДСОРБЦИЯ
- •4.1. Кинетика адсорбции. Теория Ленгмюра.
- •4.2. Полимолекулярная адсорбция
- •4.3. Физическая и химическая адсорбция
- •4.3.1.Силы, приводящие к физической адсорбции
- •4.3.Б. Метод валентных связей
- •4.3.В.Заселенность перекрывания
- •4.3.3. Химическая связь
- •4.4. Электронное состояние адатома
- •4.5. Энергия связи адатомов с поверхностью
- •4.6. Латеральное взаимодействие адатомов
- •4.7. Структура адсорбированных слоев
- •4.8. Изменение работы выхода
- •4.9. Поверхностная диффузия
- •Солитонный механизм
- •V. ТОНКИЕ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
- •5.1. Механизмы роста пленок
- •5.2.Эпитаксия
- •5.3.Зародыши и их образование
- •5.4. Диспергированные пленки
- •5.5.Электропроводность тонких сплошных пленок
- •Удачи!
5.2.Эпитаксия
Наибольший интерес |
|
Эпитаксиальный рост |
Эпитаксия |
|
Ориентированное нарастание одного вещества на |
|
|
кристаллической поверхности другого |
Требования к подложке |
Гладкая и монокристаллическая |
|
Метод |
Молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ, MBE), |
|
Важный фактор |
|
Подбор материалов |
Энергия взаимодействия атомов слоя, контактирующего с подложкой, должна быть близка к энергии взаимодействия между слоями адсорбата.
Существенно ориентационное соотношение
Можно исходить из |
Из согласования расположения |
геометрических соображений |
атомов подложки и пленки |
Пусть подложка - грань (011) о.ц.к. кристалла
Наложим сетку атомов, соответствующую грани (111) г.ц.к. кристалла
Решетки можно согласовать
Если направление [211] гцк кристалла вдоль направления [110] оцк и
решетку гцк слегка сжать вдоль оси y и растянуть вдоль оси x.
При af /as = 1.0887 (af и as – постоянные решетки пленки и подложки) поворотом верхнего слоя на 5.26о.
Можно рассчитать энергию взаимодействия пленки с подложкой, воспользовавшись потенциалом 6-12 Леннарда-Джонса,
Е ± не зависит от af/as при всех углах рассогласования, кроме J=00 и 5,260.
ϑ=00 |
Ориентационное соотношение |
|
Нишиямы-Вассермана |
ϑ=5,260
Ориентационное соотношение Курдюмова-Сакса
Не всегда af/as соответствует |
Имеется |
Параметр f = (af –aS )/aS. |
оптимальным значениям |
рассогласование |
|
При f¹0 также возможен |
Деформация пленки, что позволяет |
|
эпитаксиальный рост |
||
согласовать контактирующие слои. |
||
|
При большом f возможно появление дефектов – солитонов, дислокаций несоответствия
Дислокации
Увеличение рассеяния электронов Понижение подвижности носителей
Вид эпитаксиального роста может зависеть от условий
В некоторых случаях осуществляется рост кристаллов со структурой, не являющейся равновесной в обычных условиях
Олово при комнатной |
Объемоцентрированная тетрагональная |
температуре (белое олово) |
структуру с а = 5.83 Å |
Серое олово |
Структура алмаза с а = 6.49 Å |
Пленка олова на грани |
Постоянная решетки равна 6.48 Å |
(100) InSb или CdTe |
Рассогласование практически отсутствует |
Имеет полупроводниковые свойства, которые характерны для серого олова При толщине ³ 0.5 мкм олово трансформируется в объемную устойчивую фазу.
Если материал верхнего слоя принимает кристаллическую структуру и величину постоянной решетки, отличные от объемного случая, но когерентно подложке,
это называют поверхностным псевдоморфизме.
