Атомные и электронные процессы на поверхности полупроводников и границах раздела металл-полупроводник тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Куянов Игорь Александрович

АТОМНЫЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК

Специальность 01.04.07 — физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Владивосток - 2006

Работа выполнена в Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН

Защита состоится " 30 " июня 2006 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.08 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Дальневосточном государственном университете (ДВГУ) по адресу: 690950, г. Владивосток, ГСП, ул. Суханова, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале №2 библиотеки Дальневосточного государственного университета по адресу: 690950, г. Владивосток, ГСП, ул. Суханова, 8.

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник В.Г. Заводинский

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор В.В. Юдин

доктор физико-математических наук, профессор А.П. Кузьменко

доктор физико-математических наук, профессор А.И. Потекаев

Ведущая организация: Институт химии ДВО РАН

(г. Владивосток)

мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н.

Соппа И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В последние десятилетия происходит интенсивное развитие физики поверхности полупроводников, стимулированное в значительной степени требованиями компьютерной и химической индустрии. Создание новых методов исследования и модификации поверхности, в первую очередь, сканирующей туннельной микроскопии/спектроскопии (СТМ/СТС), привело к возможности изучения локальной атомной и электронной структуры поверхности и имеет перспективой развитие широкого спектра нанотехнологий. При дальнейшем переходе к манометровым размерам базовых элементов микросхем необходимо будет более точно учитывать особенности электронного строения систем, опираясь на количественные характеристики физических процессов, протекающих при изготовлении и эксплуатации приборов. Однако, имеющиеся теоретические модели, как правило, построены для идеализированных систем, что сильно осложняет их использование для реальных объектов. В свете этого, большое значение приобретают методы компьютерного моделирования атомной структуры и электронного строения, позволяющие рассчитать количественные характеристики поверхностных систем.

В качестве объектов исследования рассмотрены поверхности кремиия, как типичного полупроводника ковалентного типа, и диоксида титана в модификации рутила, в котором межатомная связь имеет ионо-ковалентный характер. Важно отметить, что и кремний и диоксид титана являются модельными системами, демонстрирующими наиболее общие черты, характерные для каждого типа полупроводников. На примере данных объектов рассматриваются основные закономерности ряда типичных процессов на поверхности полупроводника: отжиг плоской и ступенчатой поверхности, адсорбция металлов и неметаллов, последующая реакция адсорбата с поверхностью, сегрегация примесей. При этом исследуются свойства чистой поверхности, поверхности со ступенями, субмонослойных и монослойных покрытий, полученных в результате процессов адсорбции и сегрегации.

Исследование энергетики и атомной структуры поверхностных систем в процессах сегрегации и адсорбции атомов неметаллов (на примере основных технологических легирующих примесей — бора и фосфора) важно с фундаментальной точки зрения для понимания характера химической связи и межатомного взаимодействия в системе "атом неметалла — поверхность полупроводника". Кроме того, получение количественной информации о величине энергии сегрегации примесей чрезвычайно актуально и для разработки технологических процессов современной микроэлектронпой промышленности.

Значительный интерес для исследования представляет начальная стадия

роста металлов па кремнии по механизму роста Странски-Крастанова (стадия послойного роста). Известно [1], что при изменении субмонослойных покрытиях металлы образуют на кремнии ряд поверхностных фаз (ПФ), каждая из которых имеет свое атомное строение и электронную структуру. Между тем, неясно, какие процессы при смсне ПФ происходят в электронной структуре, как меняется энергия связи адатома с подложкой и поверхностное напряжение в системе, зависят ли характеристики системы от покрытия адсорбата монотонным образом или существуют критические покрытия, при которых свойства системы резко изменяются.

Ответы па эти вопросы актуальны, в частности, для понимания механизма стабилизации уровня Ферми и формирования металлизированного покрытия в системе "металл - кремний", что позволит оценить минимальные толщины пленок металла, при которых формируется барьер Шоттки имеющий высоту, характерную для макроскопического контакта металл/кремний.

Особое внимание уделяется рассмотрению электронной структуры контакта металл/кремний, который является одним из важнейших элементов микроэлектроники. В данной работе внимание сконцентрировано на выпрямляющих контактах, поскольку при рассмотрении барьера Шоттки особенно важен учет микроскопических явлений на границе раздела. Здесь прежде всего интересны исследования влияния атомного строения границы раздела и наличия примесей вблизи границы раздела на электронную структуру системы и высоту барьера Шоттки. Кроме того, рассматривается туннельная вольт-амперная характеристика (ВАХ) напоразмериого контакта А1/81(111) и влияние на нес атомного строения границы раздела.

Существенной проблемой как с экспериментальной, так и с технологической точек зрения является создание контакта металл/полупроводник с контролируемой высотой барьера Шоттки. Одним из наиболее практически доступных существующих способов является метод приграничного легирования, в котором высотой барьера Шоттки управляют, создавая силыюлеги-ровапный приграничный слой полупроводника при помощи ионной имплантации атомов примеси [2]. Для уменьшения эффективной величины барьера приграничный слой легируется примесью того же типа, что и объем, а для увеличения эффективной величины барьера — примесью противоположного типа, причем концентрация примеси в приграничном слое может быть существенно выше концентрации примеси в объеме полупроводника. Сложность процессов, протекающих в подобных системах, а также отсутствие единой теории контакта металл/полупроводник, вызывают повышенный интерес к расчетам из первых принципов, которые могут дать наиболее интересные результаты, благодаря возможности адекватного описания влияния пеодпород-постей границы раздела на электронную структуру системы.

Моделирование атомных процессов при непулевых температурах является одной из самых сложных и трудоемких задач в исследовании поведения поверхности полупроводника. Основные закономерности высокотемпературного поведения чистой поверхности и поверхности со ступенями, рассмотренные на примере поверхности Ti02(110), несомненно, имеют общий характер для широкого класса поверхностей, в том числе и полупроводниковых. Кроме того, диоксид титана в модификации рутила является широкозонпым полупроводником, который может быть легко редуцирован при нагревании, и имеет огромную технологическую важность ввиду широкого использования в катализе, в солнечных ячейках, как материал для сенсоров и разнообразных покрытий. Моделирование поведения поверхности TiC^llO) позволит на атомном уровне понять суть протекающих тепловых процессов и оценить влияние дефектов поверхности (которые в немалой степени определяют свойства поверхности диоксида титана) на характеристики системы.

В данной диссертационной работе представлены результаты компьютерного моделирования наиболее важных процессов, происходящих на поверхностях полупроводников и границах раздела металл-полупроводник, описаны физические свойства и характеристики рассмотренных систем.

Цель работы

Весь комплекс выполненных исследований был направлен на изучение процессов в атомной и электронной структуре поверхностей кремния и диоксида титана, границ раздела металл-кремний, а также на исследование физических свойств и характеристик рассмотренных систем. Для достижения поставленной цели решались следующие конкретные задачи:

• Изучение процесса атомной и молекулярной адсорбции неметаллов (на примере бора и фосфора) на поверхности кремния, а также сопутствующих процессов (перестройка поверхности, диссоциация молекул адсор-бата, замещение атомов подложки атомами адсорбата, взаимодействие между атомами адсорбата) в системе "адсорбат — кремний". Расчет энергетических характеристик процессов и изучение характера химической связи атомов адсорбата и поверхности.

• Определение энергии сегрегации основных технологических легирующих примесей (В, Р) в кремнии; исследование влияния па величину энергии сегрегации ориентации поверхности кремния и межпримесного взаимодействия.

• Изучение процесса адсорбции металлов (элементов III группы AI и Т1, а также Au) на поверхности кремния. Моделирование атомной и электронной структуры образующихся поверхностных фаз, расчет поверхностных напряжений в системах. Исследование зависимости электрон-

ной структуры, механических поверхностных напряжений и взаимодействия "адсорбат-подложка" от покрытия адсорбата.

» Изучение процессов стабилизации уровня Ферми и формирования барьера Шоттки при изменении субмопослойных покрытий в системе "адсор-бат металла — кремний".

• Исследование зависимости электронной структуры системы и высоты барьера Шоттки от атомного строения и наличия примесей в области границы раздела металл-кремний. Изучение эффективности влияния вторичного (приграничного) легирования кремния на электронное строение системы и высоту барьера Шоттки.

• Изучение влияния взаимодействия "игла СТМ — поверхность" на спектры сканирующей туннельной спектроскопии.

• Расчет туннельного тока в наноразмерной системе Al/Si(lll), исследование влияния атомного строения границы раздела на вольт-амперную характеристику папоразмерного контакта.

• Моделирование поведения плоской поверхности ТЮ2(110) и ступени на поверхности Т50г(110) в широком интервале температур. Моделирование процесса разрушения ступени на поверхности ТЮ2(110) при повышенной температуре. Исследование влияния края ступени на процессы происходящие на террасах.

Методы моделирования

Обширный класс изучаемых полупроводниковых систем и разнообразие моделируемых процессов и структур определили необходимость использования столь же широкого набора современных методов компьютерного моделирования атомного строения и электронной структуры.

Для исследования адсорбции и сопутствующих процессов использовались полуэмпирический (AMI) и неэмпирический (метод дискретного варьирования в приближении локальной электронной плотности) кластерные методы для непериодических систем и неэмпирический зонный метод в приближении локальной электронной плотности для периодических систем. Расчет энергетики процесса сегрегации выполнялся с применением полуэмпирического кластерного метода AMI и пеэмпирического зонного метода. Электрон-пая структура границы раздела металл-кремний моделировалась неэмпири-чсским кластерным методом дискретного варьирования. И, наконец, моделирование поведения плоской и ступенчатой поверхности диоксида титана при различных температурах проводилось методом классической молекулярной динамики с использованием двухчастичных потенциалов Морзе.

Программы моделирования спектров СТС и расчета туннельного тока в наноразмерпых контактах были написаны автором диссертации.

Научная новизна

Научная новизна данной диссертации заключается в том, что в пей впервые проведено комплексное исследование атомного строения и электронной структуры, изучение физических свойств и определение энергетических характеристик процессов в системах па основе полупроводников ковалентпого и ионо-ковалентного типа с использованием широкого спектра современных методов моделирования твердотельных систем. В частности:

• на примере поведения бора и фосфора исследован характер взаимодействия адатомов неметаллов с поверхностью кремния; изучено влияние ближайшего окружения на энергию связи "адатом — поверхность ";

• рассчитаны величины энергии сегрегации бора на 81(111) и 81(100) и фосфора на 31(100); исследовано влияние ориентации поверхности кремния и межпримесного взаимодействия на величину энергии сегрегации;

• исследованы изменения, происходящие в электронной структуре, энергетике и поверхностном напряжении в субмонослойных адсорбционных системах "металл - поверхность кремния" на стадии послойного роста по механизму роста Странски-Крастанова;

• выяснен механизм возникновения длинпопериодических пространственных модуляций электронной плотности в монослойной адсорбционной системе Т1/81(100) при пониженной температуре; построена атомная модель модулированной структуры;

• выяснен механизм формирования барьера Шоттки при увеличении покрытия адсорбата в субмонослойных системах "металл—кремний";

• изучено электронное строение приграничной области ряда систем "металл-кремний" и выяснены особенности формирования барьера Шоттки в зависимости как от атомного строения границы раздела, так и от наличия примесей вблизи границы раздела;

• рассмотрено влияние взаимодействия "игла СТМ — поверхность" па спектры сканирующей туннельной спектроскопии;

• рассчитан туннельный ток в эпитаксиальном и точечном паиоразмерных контактах А1/81(111); показано, что вольт-амперная характеристика на-норазмерного контакта А1/31(111) имеет зависимость, характерную для макроскопического контакта металл/кремний;

• исследовано поведение поверхности (110) диоксида титана при температурах до 600 К; найдены характерные температуры начала молекулярной и атомной десорбции кислорода;

• рассчитана равновесная структура ступени на поверхности Т10г(110); показано, что при температуре 500 К происходит разрушение края ступени; предложен двухстадийный циклический механизм процесса раз-

рушения ступени; исследовано перераспределение заряда вблизи края ступени в ходе ее разрушения.

Научная и практическая значимость

Полученные в работе результаты имеют фундаментальные значение для понимания процессов, происходящих на чистых поверхностях полупровод-пиков, в адсорбционных, сегрегационных системах и на границах раздела металл-полупроводник.

Ряд полученных результатов (к примеру, рассчитанные энергии сегрегации бора и фосфора для различных поверхностей кремния) могут быть использованы для совершенствования современных технологий в микроэлектронике. Рассмотренные в работе особенности формирования электронной структуры границы раздела металл—кремний имеют важное значение для понимания природы барьера Шоттки. Проведенные расчеты показывают возможность не только описывать электронную структуру границы раздела м стал л-полу проводник, по и предсказывать величину барьера Шоттки в зависимости от атомного строения границы раздела и наличия примесей.

Исследования поведения поверхности Т10г(110) при повышенной температуре важны для понимания процессов редукции диоксида титана, а также адсорбции ряда элементов на редуцированную поверхность ТЮ2(110), что позволит па практике оценить поведение адсорбционных систем на основе ТЮ2, например, в сенсорных устройствах.

Основные защищаемые положения

1. Взаимодействие атомов неметаллов с поверхностью кремния носит преимущественно ионный характер. Взаимодействие между адатомами неметаллов на поверхности кремния существенно слабее, чем взаимодействие "неметалл - кремний" и не может обеспечить упорядочение адсорбционной системы. Сильная химическая связь адатома неметалла с кремнием приводит к тому, что его локальное кремниевое окружение па разных поверхностях одинаково, однако, нарушение симметрии ближайшего окружения адатома неметалла может привести к различиям в энергии связи адатома для поверхностей разных ориентации.

2. Энергия (энтальпия) сегрегации атомов основных технологических легирующих примсссй в кремнии (бора и фосфора) больше по абсолютному значению для поверхности 81(111), чем для 81(100) вследствие большей стабильности поверхностных структур, образованных в результате процесса сегрегации. Энергия сегрегации изолированных атомов примеси меньше по абсолютному значению, чем энергия сегрегации вблизи границ поверхностной структуры, образованной атомами примеси.

3. Взаимодействие атомов несилицидообразующих металлов с поверхностью кремния на начальных стадиях адсорбции носит преимущественно ковалентный характер. После достижения покрытия адсорбата, соответствующего полному насыщению поверхностных связей кремния, взаимодействие "адсорбат - поверхность" монотонно ослабляется с увеличением концентрации атомов адсорбата. При изменении валентности адатомов металла эта зависимость приобретает немонотонный характер.

4. В субмонослойной адсорбционной системе "металл - кремний" механическое поверхностное напряжение при увеличении покрытия адсорбата меняется монотонным образом, если атомы адсорбата в последующей поверхностной фазе занимают позиции того же типа, что и в предыдущей, и немонотонно при смене типа адсорбционных мест.

5. Механизм стабилизации уровня Ферми металлоиндуцированными состояниями в запрещенной зоне становится основным в субмонослойной системе "металл - кремний" при достижении покрытия, соответствующего полному насыщению поверхностных связей. К моменту завершения стадии послойного роста по механизму роста Странски-Крастапова происходит металлизация поверхности и формируется барьер Шоттки, имеющий высоту, характерную для макроскопической системы "металл -кремний".

6. Высота барьера Шоттки в системе "металл - кремний" зависит от атомного строения границы раздела, в частности, при нарушении эпитакси-альности границы раздела высота барьера Шоттки в системе "металл -п-БГ' увеличивается. Вторичное (приграничное) легирование кремния в контакте "металл - кремний" примесью того же типа, что объемная, приводит к уменьшению, а примесью противоположного типа — к увеличению высоты барьера Шоттки для основных носителей. Эффективность метода приграничного легирования уменьшается при сближении атомов приграничной и объемной примеси на расстояние меньше 1 нм.

7. Игла сканирующего туннельного микроскопа существенно влияет на спектры СТС и электронные состояния поверхности металла; в то же время, взаимодействие "игла СТМ — поверхность" не приводит к качественным изменениям в электронной структуре поверхности полупроводника даже при расстояниях игла-поверхность, порядка межатомного.

8. Вольт-амперная характеристика туннельного тока в паноразмерпой системе "А1 - 81(111)" имеет вид, характерный для макроскопического выпрямляющего контакта "металл - полупроводник1'. Характер ВАХ иано-размерного контакта зависит от эпитаксиальности границы раздела.

9. Повышение температуры поверхности ТЮ2(110) приводит к молекулярной десорбции кислорода, а при дальнейшем увеличении температуры —

к атомной десорбции кислорода. Разрушение поверхности Т10г(110) при повышении температуры системы начинается с краев ступеней, ввиду более высокой амплитуды тепловых осцилляций атомов по сравнению с террасами. Область зарядового возмущения вблизи идеального края ступени простирается на расстояния менее 1 нм. При разрыве связей Ti-0 на краю ступени, а также при нарушении стехиометрии края ступени это расстояние существенно возрастает.

Апробация работы

Результаты, положенные в основу диссертации, опубликованы в 54 печатных работах, основные из которых перечислены ниже. Результаты работы докладывались и обсуждались на различных конференциях и семинарах, в том числе:

1st International Conference on Physics of Low-Dimensional Structures (Chcrnogolovka, Russia, 1993), 1st Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces (Vladivostok, Russia, 1993), 3rd International Symposium on Atomic Layer Epitaxy and Related Surface Processes (Sendai, Japan, 1994), 2nd Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Osaka, Japan, 1995), Pacific International Conference "Mathematical Modeling and Cryptography" (Vladivostok, Russia, 1995), 18th International Seminar on Surface Physics (Polanica Zdroj, Poland, 1996), 16th European Conference on Surface Science (Genova, Italy, 1996), 4th International Symposium on Atomically Controlled Surfaces and Interfaces (Tokyo, Japan, 1997), 1st International Meeting "Challenges in Predictive Processes Simulation" (Wandlitz, Germany, 1997), 3rd Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces (Vladivostok, Russia, 1998), 14th International Vacuum Congress (Birmingham, Great Britain, 1998), IV Российской конференции по физике полупроводников (Новосибирск, 1999), Международном совещании "Кремний-2004" (Иркутск, 2004), 6th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Toyama, Japan, 2004), V региональной научной конференции "Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование" (Хабаровск, 2005), 10th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces (Aix-en-Provence, France, 2005), 4th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology (Saitama, Japan, 2005), Международном симпозиуме "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (III Самсоновские чтения) (Хабаровск, 2006).

Личный вклад автора

Личный вклад автора заключается в активном участии в постановке задач, определении моделей исследуемых систем и средств моделирования, про-

ведении расчетов, обработке и интерпретации результатов моделирования. Лично автором спланированы и проведены все основные расчеты, включенные в диссертацию. Вошедшие в диссертационную работу результаты отражают итоги исследований, проведенных автором в ИАПУ ДВО РАН совместно с группой сотрудников.

В опубликованных работах по теме диссертации содержательная и аналитическая части, касающиеся компьютерного моделирования иизкоразмер-ных систем, не менее чем на 50% выполнены автором. Участие соавторов публикаций заключалось в следующем: д.ф.-м.н. В.Г. Заводинский, член-корр. РАН, профессор В.Г. Лифшиц, д.ф.-м.н., профессор A.A. Сарапин, д.ф.-м.н. A.B. Зотов, к.ф.-м.н. Н.В. Добродей, Prof. D.J. Lacks, а также Prof. U. Diebold участвовали в постановке задач и обсуждении результатов, опубликованных в совместных работах. Д.ф.-м.н. В.Г. Заводинский, E.H. Чукуров, Л.И. Зигель-ман, A.A. Алексеев и О.М. Заводинская принимали участие в ряде расчетов, обработке результатов и их обсуждении.

Принимали участие в постановке и проведении экспериментов, описанных в совместных публикациях, а также обсуждении полученных экспериментальных результатов: д.ф.-м.н. В.Г. Котляр., к.ф.-м.н. Д.В. Грузнев, Т.В. Касьянова, H.A. Филиппов, Д.А. Олянич, Д.Н. Чубенко.У. Fukuda, М. Shimomura, G. Kaneda, N. Sanada, A. Nishida, М. Kishida, Y. Murata, H. Okado, I. Matsuda, H. Morikawa, N. Miyata, S. Hasegawa, M. Katayama, K. Oura.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, двух приложений и списка цитируемой литературы, включающего 364 наименования. Общий объем диссертации составляет 290 страниц, в том числе, 36 таблиц и 75 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обосновывается актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи работы, показаны новизна, научная и практическая значимость полученных результатов и приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе исследуется энергетика формирования адсорбционных поверхностных систем на кремнии с участием адатомов неметаллов, изучается характер химической связи в поверхностных системах. В качестве адсор-бата выбраны атомы стандартных легирующих примесей, бора и фосфора.

О Si

«в

4.5 н

са

га

S 50 H 8 СО L>

S 5,5 "

О.

0>

Й 0 0 -I

6.5

4S»

Т-1-1-1-1-Г-1-1-1

Путь реакции

Рис. 1. Атомная схема и изменение энергии связи при переходе атома бора из позиции Т4 в йэ.

Адсорбция атомов неметаллов (имеющих более высокую электроотри-цатсльность, чем кремний) на поверхность кремния сопровождается переходом па адатомы отрицательного заряда. Взаимодействие атомов неметалла с кремниевым окружением носит преимущественно ионный характер. Энергия взаимодействия между атомами адсорбата и кремния превышает энергию взаимодействия атомов адсорбата между собой, так же как и энергию связи атомов подложки. Это приводит к разрыву кремниевых связей и встраиванию атомов неметаллов в поверхностный слой кремния1.

На примере формирования ПФ Si(lll)(\/3 х \/3)/?30о-В (в которой атомы бора вытесняют атомы кремния второго слоя, размещаясь в позициях S5) рассмотрен процесс встраивания адатомов неметалла в приповерхностный слой кремния. Известно, что на начальной стадии адсорбции атомы бора занимают адсорбционные позиции Т4 и при этом могут формировать промежуточную ПФ с периодичностью V3x\/3 [1].

Общая схема процесса и зависимость энергии связи от пути реакции представлены на рис. 1. На начальной стадии (до первого минимума энергии) происходит оттягивание электронной плотности на атом бора с двух атомов кремния первого слоя. При этом связь атома Si 2-го слоя с атомами 1-го слоя ослабевает. По мере опускании атома бора до уровня второго слоя кремния начинается отток электронной плотности с атомов кремния 2-го и 3-го слоев. Наконец, при опускании атома бора ниже 2-го слоя на «0.15 Â (система проходит максимальное значение барьера) связь атома кремния 3-го слоя с атомом бора становится сильнее, чем с атомом кремния 2-го слоя и происходит самопроизвольное вытеснение атома кремния второго слоя в позицию Т4. Энергетический барьер перехода составляет 0.7 эВ. После встраивания

1 Строго говоря, характер встраивания зависит от степени окисления адатома неметалла: атомы бора и фосфора занимают замещающие позиции, тогда как адатомы кислорода могут встраиваться между атомами кремния, разрывая связь Si-Si, однако, адатомы фтора занимают адсорбционные позиции [1].

атома бора в позицию S5 степень ионности взаимодействия "бор-кремний" возрастает: в структуре \/3 х \/3-В-Т4 заряд атома В составляет —0.75е, а в структуре л/3 х \/3~13-£>з заряд атома бора изменяется до —1.2е.

Подобное взаимодействие атомов неметаллов с поверхностью кремния позволяет говорить о том, что происходит химическая реакция и па поверхности кремния образуется ионное соединение. При достаточном количестве атомов адсорбата реакция идет до полного насыщения поверхности. В частности, ПФ Si(lll)(\/3 X т/3)/?30°-В является максимально плотной (в том смысле, что для данного локального окружения атома бора периодичность л/Зх V3 является минимальной), хотя покрытие бора вв в идеальном случае бездефектной поверхности Si(lll) составляет всего 1/3 монослоя (МС).

Взаимодействие адатомов неметаллов на поверхности кремния рассмотрено на примере адсорбционной системы P/Si(100). Фосфор не образует поверхностных фаз на Si(100), но может замещать атомы кремния в димерах, причем, при малых покрытиях фосфора, димеры P-Si встречаются намного чаще, чем димеры Р-Р [3]. Расчеты полной энергии показали, что образование двух изолированных димеров P-Si выгоднее, чем димера Р-Р, па 0.82 эВ. При рассмотрении системы с неизолированными димерами P-Si наименьший выигрыш в энергии (0.47 эВ) получен для случая димеров P-Si с разной ориентацией в одном ряду, в то же время, система с димерами одинаковой ориентации в одном ряду дала выигрыш в энергии около 0.9 эВ. В остальных случаях (параллельные или антипараллельные димеры в разных рядах) образование димеров P-Si выгоднее на 0.82-0.85 эВ. Таким образом, атомы фосфора в соседних рядах практически не взаимодействуют, в одном же ряду преобладающий характер должна иметь одинаковая ориентация димеров P-Si.

"Притяжение" атомов фосфора, расположенных в одном димерном ряду, объясняется, исходя из ионного характера связи фосфора и кремния: ввиду сильного оттока отрицательного заряда на атомы фосфора и уменьшения электронной плотности на атомах кремния, ковалентная связь между двумя атомами кремния становится невыгодной, если каждый из них связан с атомом фосфора. Таким образом, "притяжение" атомов фосфора одного ди-мерного ряда может быть объяснено не столько выгодностью близкого их расположения, сколько трудностью в формировании ковалентной связи Si-Si при образовании пары антипараллельных димеров P-Si в одном димерном ряду. Понятно, почему не взаимодействуют атомы фосфора в разных димер-ных рядах: они связаны цепочкой как минимум из трех атомов кремния, что позволяет системе эффективно перераспределять заряд.

Мы видим, что взаимодействие между адатомами неметаллов на поверхности кремния очень слабо, по сравнению со взаимодействием "адатом - кремний", это может объяснить отсутствие многообразия поверхностных фаз в

адсорбционных системах "неметалл - поверхность кремния", в отличии от адсорбционных систем с адатомами металлов.

На примере молекулярной адсорбции фосфора (в составе молекулы три-мстилфосфина, Р(СНз)з) с последующим разложением молекулы рассмотрено взаимодействие атомов фосфора с поверхностью 81(111)7x7. Показано, что энергетически выгодно разложение молекулы триметилфосфина на атом фосфора (локализованный па "рест"-атоме) и три СНз группы, располагающиеся над адатомами. Энергия связи атома Р на "рест'-атоме равна 0.77 эВ, тогда как при замещении "рест'-атома она составляет 6.07 эВ. Дальнейшая диссоциация СНз групп энергетически выгодна. Таким образом, при отжиге системы возможно внедрение атома фосфора в кремниевую подложку и десорбция фрагментов СНз групп.

Из рассмотренного поведения атома фосфора на поверхностях 81(100) и 81(111) видно, что сильная химическая связь атома неметалла с атомом кремния приводит к тому, что его ближайшее окружение на разных поверхностях выглядит идентичным. Однако, изменение симметрии локального окружения, неизбежное для поверхностей различных ориентации (в том числе, вследствие релаксации поверхностных атомов), может привести к уменьшению заряда на адатоме и ослаблению ионной связи "адатом - кремний". В частности, нарушение симметрии Сз„ ближайшего окружения адатома фосфора приводит к меньшей энергии связи адатома на поверхности 81(100), чем на 81(111), что достаточно хорошо известно, например, из экспериментов по десорбции фосфора [4, 5].

Используя вывод об идентичности ближайшего окружения атома неметалла па различных поверхностях полупроводника, было найдено атомное строение ПФ о — с(4 х 4), формирующейся на поверхности 81(100) при #в~0.5 МС. В ПФ а — с(4 х 4) атомы бора занимают замещающие позиции во втором полном слое кремния, при этом атомы кремния неполного верхнего слоя располагаются, создавая пятиатомное окружение, в целом аналогичное кремниевому окружению в ПФ 81(111)(ч/3 х \/3)Я30° -В. Расчеты полной энергии показали, что предложенная модель энергетически выгоднее принятой рапсе модели [6] на 2.1 эВ на ячейку 4x4. Построены модельные СТМ-изображения, которые хорошо согласуются с экспериментальными данными СТМ.

Во второй главе представлено исследование процесса сегрегации основных технологических легирующих примесей (бора и фосфора) на поверхности кремния; изучено влияние ориентации поверхности кремния и межпримесного взаимодействия на величину энергии сегрегации.

Процесс сегрегации управляется разностью ДС? свободной энергии системы для случаев размещения атома примеси на поверхности и в объеме

Рис. 2. Кластер SiesHgí- Помечены атомы Si, которые заменялись

атомами В или Р. Атомы водорода на рисунке не показаны.

и зависит от температуры Т: AG = АН — TAS, где II — энтальпия и 5 — энтропия системы. Однако, величину свободной энергии нельзя сопоставлять с результатами расчетов полной энергии, поскольку проводимые расчеты фактически соответствуют околонулевой температуре и при моделировании системы энтропия не учитывается. Поэтому величины полной энергии в квантово-механических расчетах могут рассматриваться как аналог энтальпии. Используемые в дальнейшем значения химических потенциалов элементов также получены, исходя из рассчитаных величин полных энергий систем.

Расчеты энергии (энтальпии) сегрегации бора на Si(lll) проводились кластерным полуэмпирическим методом с использованием кластера SiiooHrsi содержащего 6 МС кремния, в первых четырех слоях которого атом бора последовательно замещал атомы кремния. Таким образом, мы могли наблюдать изменение энергии системы при приближении атома бора к поверхности. Атомы бора при сегрегации, встраиваясь во второй слой кремния, образуют ПФ SI(lll)(\/3 х \/3)Л30°-В, соответствующую минимуму энергии системы. Было сделано предположение, что уже в 4-ом слое кремния атом бора имеет энергию, близкую к энергии в объеме кремния. Разница в энергиях между вторым и четвертым слоями дала величину энергии сегрегации —1.83 эВ для изолированного атома бора и —2.1 эВ для атома бора и окруженного шестью соседними атомами бора, моделирующими ПФ Si(lll)(V3 х \/3)Д30о-В.

Зонный расчет энергии сегрегации бора в приближении локальной плотности дал величину —1.91 эВ, что согласуется с результатами кластерных расчетов. Необходимо отметить, что в зонном расчете проводилось прямое сравнение энергии систем с атомом бора в ПФ Si(lll)(-y/3 х i/3)ü30° -В и объеме кремния, моделированном 64-атомной ячейкой. Из совпадения результатов энергии сегрегации, полученных зонным и кластерным методами можно сделать вывод, что наше предположение об объемоподобности 4-го кремниевого слоя в кластерной модели оказалось верным. Величины энергии сегрегации, полученные как в кластерном (—2.1 эВ), так и в зонном (—1.91 эВ) подходах, хорошо согласуются с экспериментально определенной величиной

Таблица 1. Энергия сегрегации Е, изолированного атома бора в зависимости от размера поверхностной ячейки (зонный расчет).

Поверхностная ячейка 2x2 4x2 4x4

Е.„ эВ -1.14 -1.11 -1.06

энтальпии сегрегации —2.0 эВ [7], полученной при количественном анализе СТМ-изображений поверхности Si(lll)(\/3 х л/3)Л30°-В.

Расчет энергии сегрегации изолированных атомов бора и фосфора на Si (100) проводился кластерным полуэмпирическим методом с использованием кластера Sig3H6i (см. рис. 2). Атомы примеси замещали последовательно атомы кремния в четырех верхних слоях (в 3-ем и 4-ом слое есть по две неэквивалентные позиции). Атому бора энергетически выгодно находиться во 2-ом слое, а атому фосфора в 1-ом слое кремиия. Разница в энергиях между указанными слоями и четвертым слоем составит величину энергии сегрегации: — 1.43 эВ для бора и —0.56 эВ для фосфора.

Следует отмстить, что в кластерных полуэмпирических расчетах кремниевые димеры на поверхности Si(100) формируются симметричными, тогда как, известно, что основное энергетическое состояние димеров является асимметричным. Для учета асимметрии димеров были проведены зонные неэмпиричсские расчеты, при этом использовались различные поверхностные ячейки, содержащие по одному атому бора, замещающему атом кремиия второго слоя. Величины энергий сегрегации в зависимости от концентрации бора на поверхности представлены в табл. 1. С увеличением концентрации бора (уменьшением размера ячейки) энергия сегрегации растет по абсолютной величине, достигая для покрытия вв = 0.25 MC величины Es — —1.14 эВ.

Абсолютное значение энергии сегрегации изолированного атома бора на Si(lll) (-1.83 эВ) больше, чем на Si(100) (-1.43 эВ и -1.06 эВ в кластерном и зонном расчетах, соответственно). Причиной зависимости величины энергии сегрегации бора от ориентации поверхности является специфическое локальное окружение атома бора (из пяти атомов кремния) в ПФ Si(l 11)(л/3 х \/3)Л30°-В, которое обеспечивает значительный выигрыш в энергии.

В третьей главе исследуется изменение свойств поверхностных фаз в адсорбционных субмонослойных системах "металл — поверхность кремния" п зависимости от покрытия поверхности адсорбатом. Рассматриваются последовательности ПФ, формирующихся при адсорбции элементов III группы периодической системы алюминия и таллия на поверхностях кремния. Отдельно изучается вопрос о механизме перемешивания атомов адсорбата и

0.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 д мг

Т _._I_._1_,_1_._I_,_I_ >

V7xV7

у-фаза

■

-1.5 J

Рис. 3. Зависимость в адсорбционной системе Al/Si(lll).

кремния при субмопослойных покрытиях золота иа Si (111).

Для адсорбционной системы Al/Si(lll) исследованы атомная структура и электронное строение ПФ \/3 х \/3-А1, \fl х \/7-А1 и 7-фазы Al/Si(lll).

При 0Д1 = 1/3 МС (ПФ -\/3x\/3-Al) наблюдается насыщение оборванных кремниевых связей, в электронной структуре системы открывается запрещенная зона. Показано, что при переходе к наиболее энергетически выгодной атомной структуре степень ковалентного взаимодействия "адатом - подложка" усиливается. Избыток валентных электронов адатомов (по отношению к числу оборванных кремниевых связей) в ПФ \П х \/7~А1 (бА1 = 3/7 МС) ведет к появлению металлических состояний, локализованных в местах расположения алюминиевых тримеров; на данной стадии у поверхностной системы впервые локально проявляются металлические свойства. В доменах 7-фазы электронная структура поверхностного слоя имеет металлический характер.

Начиная с покрытия = 1/3 МС основную роль в стабилизации уровня Ферми начинают играть металлоиндуцированные состояния (МИС) в запрещенной зоне, то есть включается механизм, определяющий высоту барьера Шоттки фв для идеального макроскопического контакта "металл — полупроводник". Таким образом, в приконтактной области положение дна зоны проводимости относительно уровня Ферми в обоих случаях должно быть близким. Действительно, при £?ai = 1 МС, в последнем слое кремния энергия дна зоны проводимости Ее = 0.67 эВ близка к значению высоты барьера Шоттки Фвп = 0.7 эВ для макроконтакта Al/n-Si(lll) [8].

Поскольку, согласно механизму роста Странски-Крастанова, существуют два конкурирующих процесса: послойный рост и образование островков, рассмотрим разность Д/i химического потенциала алюминия в поверхностных фазах и химического потенциала объемного алюминия (как модели островка) для всех исследованных ПФ (см. рис. 3). В ПФ л/3 х л/3—А1 адатомы связаны сильнее всего (в данной ПФ каждый атом алюминия связан с тремя атомами кремния верхнего слоя и при этом все оборванные кремниевые

спязи насыщены), а расстояние между адатомами достаточно велико и энергия прямого взаимодействия Al-Al мала по сравнению со взаимодействием "адсорбат - подложка".

При í?ai = 3/7 МС (ПФ у/7 х л/7-А1) величина Ац резко возрастает. Причиной этому являются два фактора: ослабление химической связи атомов алюминия с подложкой и рост поверхностного напряжения в адсорбционной системе. И, наконец, значение Ац для 7-фазы практически становится нулевым, причем, как показано в работе, данное значение достигается только при переходе к несоразмерной поверхностной решетке.

Механическое поверхностное напряжение в адсорбционной субмонослой-пой системе Al/Si(lll) растет по абсолютному значению при увеличении покрытия адсорбата, причем меняется монотонным образом, если атомы адсор-бата в последующей поверхностной фазе занимают адсорбционные позиции того же типа, что и в предыдущей, и немонотонно (вплоть до смены знака компонент тензора напряжения) при смене адсорбционных мест.

Таким образом, при небольших покрытиях основную роль играет взаимодействие "адсорбат - подложка", при увеличении же покрытия энергия взаимодействия атомов адсорбата с подложкой уменьшается с одновременным ростом поверхностного напряжения и основную роль начинает играть взаимодействие "адсорбат - адсорбат". В частности, на примере моделирования поведения неупорядоченного мопослоя алюминия на Si(100) показано, что оба взаимодействия "адсорбат — адсорбат" и "адсорбат - подложка" играют существенную роль в упорядочении системы.

Таллий, являясь элементом III группы таблицы Менделеева, из-за эффекта инертной пары 6s электронов может вести себя, в частности, и как одповплоитпый элемент. Для впервые исследованной адсорбционной системы Tl/Si(100) при помощи расчетов полной энергии и моделирования GTM-изображений были найдены атомные конфигурации четырех ПФ при покрытиях до 1 МС. Показано, что при покрытии 6x1 = 0.5 МС таллий ведет себя как трехвалентный элемент, формируя ПФ /?-2х2-Т1, характерную для других металлов III группы. В то же время, при покрытиях 0.75 МС и 1 МС таллий проявляет одновалентные свойства.

В работе [9] представлены исследования температурных фазовых переходов в системе Tl/Si(100) при мопослойном покрытии таллия, в результате которых на изображениях СТМ наблюдались длинпопсриодические модуляции электронной плотности. При Tr¿150 К происходит переход 2 х 1 —> с(4 х 7), в дальнейшем, при Тяа 120 К периодичность структуры меняется на

В представленной работе исследован первый фазовый переход.

Для объяснения явления длиннопериодических модуляций была предло-

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

ДХ, А

О

• Т!

Рис. 4. Зависимость ДЕ (нормирована на ячейку 2x1) от смещений

долинных атомов Т1 в модельных системах (1) 4x1 и (2) 4x2.

жена атомистическая модель, основанная на возможности наличия для атомов таллия в долинах между димерными рядами, кроме центрального, еще и боковых мест (симметрично расположенных относительно оси, проходящей вдоль долины через ее центр), в которых также существуют энергетические минимумы. К сожалению, прямые расчеты для проверки этой модели выполнить невозможно, ввиду больших размеров ячейки с(4 х 7) и высокой энергии обрезания — 35 11у в зонных расчетах. Поэтому были проведены модельные расчеты на ячейках 4x1 и 4x2. Энергетические профили и схемы смещений атомов таллия представлены на рис. 4. В случае аптифазпого смещения адатомов Т1 одной долины поверхности 81(100)2 х 1, взаимодействие между таллиевыми атомами приводит к появлению дополнительных боковых энергетических минимумов (см. рис. 4, кривая 2). При понижении температуры системы атомы Т1 'Замораживаются" вблизи соответствующих энергетических минимумов, формируя атомную структуру в виде волны.

Одно из возможных объяснений модуляций электронной плотности — реконструкция вследствие периодических возмущений решетки, индуцированных формированием волн зарядовой плотности. Реализация механизма воли зарядовой плотности требует наличия металлического характера проводимости поверхностной структуры при температуре выше температуры фазового перехода. Однако, проведенные расчеты показали наличие запрещенной зоны в электронной структуре ПФ 2х1-Т1, что было подтверждено экспериментально при помощи ФЭС с угловым разрешением [9].

На рис. 5(а) представлена зависимость Д/Дбц) разности химического потенциала таллия в поверхностных фазах и химического потенциала объем-

(а)021 „-2Х2-Т1 (б)

(б)

0--СГх

■•—о,.

400-^ 300-

у-2х2-Т1 2x1 -Т1

03 200100-

t>

а-2х2

р-2х2-Т1

0 -100

-0.6 J

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 <?,МС

Рис. 5. Зависимости (а) А/л(вл), (б) <X||(#ti) и <t_l(0ti) в системе Tl/Si(100).

ного таллия, как модели островка. Причина малости величины Дfj. для ПФ а-2х2-Т1 заключается в частичном разрушении асимметрии кремниевых ди-меров подложки. Покрытие = 0.5 МС характеризуется максимальным отклонением химического потенциала атома таллия в ПФ от объемного значения и соответствует полному насыщению оборванных поверхностных связей кремния, что приводит к появлению в электронной структуре системы запрещенной зоны.

Наиболее интересным представляется переход к покрытию вц = 1 МС (ПФ 2х 1-Т1). Вместо приближения величины Д/í к нулю (как это было в системе Al/Si(111) при монослойном покрытии), величина Д/i стабилизируется на значении —0.16 эВ. Причиной этого является уменьшение валентности атомов таллия с 3 до 1; таким образом, число валентных электронов Т1 на ячейку 2x1 совпадает с числом оборванных кремниевых связей. Взаимодействие "таллий-подложка" приводит к насыщению оборванных связей, в электронной структуре системы открывается запрещенная зона. Напомним, что при вц = 1 МС основное состояние системы представлено ие структу-

низкую энергию. Значит, величина Ар, при вц = 1 МС должна еще уменьшиться и зависимость Ар(вц) приобретет два минимума (при 0ц = 0.5 МС и 1 МС), каждый из которых соответствует полному насыщению оборванных кремниевых связей и отсутствию состояний на уровне Ферми. Таким образом, на стадии послойного роста металла на поверхности полупроводника по механизму роста Странски-Крастанова взаимодействие "адсорбат - подложка" может меняться немонотонным образом, в частности, усиливаться при изменении валентности атомов адсорбата.

Зависимость компонент тензора поверхностного напряжения от вц в системе Х1/31{100) представлена на рис. 5(6). Ввиду анизотропности тензора поверхностного напряжения для 81(100), его компоненты обозначены как: стц

рой 2 х 1, а низкотемпературной реконструкцией

имеющей более

— параллельная и а± — перпендикулярная к димерам подложки. Отметим отсутствие роста поверхностного напряжения при увеличении покрытия таллия, вследствие значительной перестройки электронной структуры системы при изменения валентности таллия.

Компоненты тензора стц и <т± для модулированной структуры с(4 X 2) (см. рис. 4, структура 2) оказались меньше соответствующих значений для ПФ 2х1-Т1 примерно на 60 мэВ/А2, приблизившись к величинам сгц и сг± для поверхности Б1(100)2 х 1. Таким образом, механизм возникновения длинно-периодических модуляций при монослойиом покрытии таллия заключается в снятии избыточных поверхностных напряжений в адсорбционной системе.

На примере взаимодействия адатомов золота с поверхностью 81(111) рассматриваются основные особенности формирования перемешанного слоя "металл - кремний" при субмопослойных покрытиях. При адсорбции изолированных атомов Аи на поверхность 81(111) перемешивания не происходит: согласно расчетам полной энергии и моделированию спектров ФЭС, при бди < 0.2 МС адатомы Аи занимают адсорбционные позиции На.

При монослойиом покрытии для атомов золота оказывается значительно энергетически выгоднее замещение атомов кремния верхнего слоя, чем размещение в адсорбционных позициях. Подобной же концентрацией атомов Б1 и Аи (по 1 МС) в верхнем двойном слое обладает ПФ 31(111)(\/3 х ч/^ДЗО0-Аи. Расчеты полной энергии показали, что формирование ПФ 81(111)(\/3 х \/3)-й30°-Ли выгоднее, чем простое замещение атомов кремния верхнего атомами Аи на на 0.15 эВ в пересчете на ячейку 1x1.

Таким образом, уже при наличии монослоя Аи (и достаточной температуре системы) процесс перемешивания происходит и, более того, перемешанный слой 81-Аи соответствует основному состоянию системы. Из рассмотренных моделей перемешивания золота и кремния наиболее адекватно описывает поведение системы модель "химической связи" [10], которая предполагает, что формирование химической связи между атомами Аи и атомами Б1 верхнего слоя уже при субмонослойном покрытии ведет к ослаблению связей атомов кремния верхнего слоя с атомами нижележащего слоя. Последующая же адсорбция золота (что показано на примере бд„ = 1 МС) ведет к разрыву связей 81-81 и формированию смешанного слоя Аи-Бь

В четвертой главе исследуется влияние атомного строения границы раздела и наличия примесей в приповерхностных слоях па электронную структуру системы "металл - кремний" и формирование барьера Шоттки.

Влияние атомного строения границы раздела на электронную структуру системы рассматривается на примере эпитаксиального и точечного контакта А1/81(111). Для модели контакта А1/п-81(111) (кластер А]1431а11:д) из двух двойных кремниевых слоев (ДКС) и шести слоев алюминия, получе-

ны следующие величины высоты барьера Шоттки: для точечного контакта Фвп = 0.90 эВ, для эпитаксиального фвп — 0.65 эВ, то есть, при отклонении структуры границы раздела от эпитаксиальной наблюдается увеличение фвп-

Исследовано влияние размерного эффекта на характеристики системы. Контакт Al/Si(lll) с кремниевой частью из пяти двойных слоев моделировался кластером AI14S122H33. Положение дна зоны проводимости во втором двойном слое кремния в точности соответствует величине барьера Шоттки для кластера AluSisHis. Однако, реальная высота барьера формируется не во втором, а в четвертом двойном слое — на расстоянии ~10 А от границы с металлом — и равна фвп — 0.75 эВ, что близко к экспериментальному значению 0.7 эВ для тесного контакта Al/Si(lll) [8].

При исследовании контакта Au/Si(lll) моделировалась электронная структура как золотой пленки (2 МС), так и силицидоподобного соединения золота на Si(lll), которое образуется при перемешивании атомов Аи и Si.

В метастабилыюй системе Аи(пленка)/п-81 формируется барьер Шоттки высотой фвп — 1-1 эВ, таким образом, если удастся получить подобную систему, то в ней будет возможно образование барьера Шоттки.

Реальный контакт "золото - кремний" моделировался системой, состоящей из кластера кремния и двух пятиатомных тетраэдров, в которых атом Si находится в центре, а атомы Аи — в вершинах. При этом рассматривались два случая: верхний тетраэдр может быть как повернут на 180° вокруг вертикальной оси относительно нижнего, так и не повернут. Эта система из двух тетраэдров Au4Si размещалась над местами Т4 и Нз поверхности Si(lll). Из расчетов электронной структуры рассмотренных систем следует, что высота барьера Шоттки зависит от атомного строения не только ближайшего к границе раздела слоя At^Si, но и следующего. Высота барьера фвп при размещении структур Au^Si над местами Нз меньше, чем при размещении над местами Т4. Был исследован размерный эффект и выяснилось, что аналогичный результат имеет место и для системы с пятью ДКС.

Исследование влияния примеси в приповерхностных слоях на электронную структуру системы и величину барьера Шоттки проводилось на примере контакта Al/Si(lll). При размещении атома примеси (акцепторной или донорной) непосредственно вблизи границы (в первый или второй двойные кремниевые слои), его наличие или не оказывает влияния на формирование барьера Шоттки, или же приводит к более глубокому проникновению метал-лоиндуцироваииых состояний в кремний.

Для исследования формирования барьера Шоттки в случае более глубокого расположения атома донорной примеси система Al/n-Si(lll) моделировалась кластером Ali4PjSi2iH33, где атом фосфора был помещен в 5-ый двойной кремниевый слой. Система демонстрирует реальный изгиб зон и форми-

руется реальный барьер Шоттки. Его высота определяется положением дна зоны проводимости в четвертом двойном слое кремния и равна фвп — 0.73 эВ при ширине барьера ~10 А. Изгиб зон очень резкий; Ее уменьшается от 0.73 эВ до 0.11 эВ при переходе от четвертого слоя к пятому.

Для детального моделирования контакта А1//>-81(111) атом кремния пятого ДКС был замещен атомом акцепторной примеси (А1). В этом случае величина барьера Шоттки для дырок была фвр — 0.5 эВ, а его ширина ~3 А; барьер сформировался во втором ДКС. Малая ширина барьера объясняется слабой локализацией примесных (акцепторных) состояний. Таким образом, барьер для дырок минимальной ширины получается при размещении атома акцепторной примеси на расстоянии ~15 А от границы раздела А1/р-8)(111).

Одним из наиболее практически доступных способов управления высотой барьера Шоттки является метод приграничного легирования, в котором при помощи ионной имплантации атомов примеси создается сильнолсгиро-вапный приграничный слой полупроводника [2]. Для уменьшения эффективной величины барьера приграничный слой легируется примесью того же типа, что и объем, а для увеличения — примесью противоположного типа.

Легирование приграничного слоя системы А1/п-81(111) акцепторной примесью моделировалось при помощи кластера А^Са^^гоНзз, состоящего из шести слоев алюминия и пяти двойных слоев кремния; атом фосфора был помещен в 5-ый двойной слой, а атом галлия — во 2-ой двойной слой кремния. Парциальные плотности электронных состояний (ПЭС) для алюминиевой части системы и по двойным слоям кремния представлены на рис. 6(а),

Наряду с уже описанными изменениями в электронной структуре в пятом ДКС при размещении атома фосфора, в электронной структуре второго двойного слоя (где находится атом галлия) сформировалось область, похожая на р-область р—п-перехода: интенсивный пик состояний в валентной зоне вблизи уровня Ферми и запрещенная зона с дном зоны проводимости при 0.9 эВ (помеченным стрелочкой на рис. 6(а)).

Таким образом, замещение атомом галлия атома кремния второго ДКС системы А1/п-81(111) приводит к увеличению величины барьера Шоттки на 0.17 эВ, что находится в хорошем согласии с экпериментальными данными, где наблюдалось увеличение высоты барьера Шоттки от 0.66 эВ до 0.800.85 эВ при имплантации ионов Са в поверхностные слои п-5'1 [11].

Легирование приграничного слоя системы А1/п-81(111) донорной примесью моделировалось при помощи кластера А^АвхР^гоНзз, атом Р был помещен в пятый двойной слой, а атом Ав — во второй двойной слой. Наличие атома Аз во втором ДКС привело к опусканию дна зоны проводимости в этом слое почти до уровня Ферми (0.2 эВ) аналогично тому, как это происходит в пятом слое при помещении туда атома Р (см. рис. 6(6)). Барьер Шоттки

/>(Е)

(а)

4-

I

лАлДд -М- ¡'л л

о

4-

0

4-

0

4-

AI

/\ |а

SM

Лл/A/l ft

-V

Si-2 (Ga)

/1/уМА

khA

I I

S¡-3

Si-4

AJL

л

-3 -2

JUI

S¡-5

ÍP)

/>(E)

(6)

&=0

4-

4- i

0

4 -J

Al

I Si-1

д.

i

а| !

Si-2 ¡ (AS)

¡л*

Si-3 ¿A

-Л, лчлЛ

Si-4

-Л

S¡-5

IL

-2

Ef=0 1 Энергия (эВ)

Энергия (эВ)

Рис. 6. Парциальные плотности электронных состояний р{Е) для систем (а) А^РхСа^гоНзз и (б) Аи.^А.я^гаНзз, моделирующих влияние приграничных примесей на высоту барьера Шоттки.

сформировался в третьем слое. Его высота составила 0.5 эВ, а ширина ~3 Ä. Таким образом, замещение атома кремния второго ДКС атомом мышьяка приводит к уменьшению как высоты барьера Шоттки, так и его ширины.

Кроме этого, были проведены расчеты, в которых атомы приграничной примеси (Ga и As) замещали в системе AI14P1S121H33 атом кремния четвертого двойного слоя. Отмеченные выше тенденции сохранились, но в силу близкого расположения примесей (4-5-ый ДКС), состояния сильно перемешивались, картина ПЭС получалась не такой отчетливой и эффект влияния приграничной примеси на величину барьера Шоттки проявлялся слабее.

В пятой главе представлены результаты расчетов туннельного тока в поверхностных системах (для системы "игла СТМ - поверхность") и через границу раздела "металл - кремний" в наноразмерной системе Al/Si(lll).

Исследована электронная структура и построены спектры СТС I(V) для нормальной и "дефектной" ячеек ПФ Si(lll)(\/3 х \/3)#30о-В. Парциальная плотность состояний верхнего атома кремния для нормальной ячейки не содержит интенсивных свободных состояний в районе уровня Ферми, Для

(а)

А1

5М 1 Л I

-2 0 2

Энергия, эВ

Рис. 7. Наиосистема А114/35аН15 (эпитаксиальный контакт): (а) парциальные ПЭС, (б) зависимость /(V) для туннельного тока; положительное напряжение приложено к металлической части системы.

"дефектной" ячейки (в которой атом бора замещен атомом кремния) наличие мощного пика вакантных состояний вблизи уровня Ферми приводит к возникновению специфической области отрицательного дифференциального сопротивления на спектрах СТС /(V).

Влияние взаимодействия игла — образец на данные СТС исследовано на примере систем "игла СТМ - поверхность кремния" и "игла СТМ - поверхность алюминия". Вольфрамовая игла моделировалась кластером \¥7, поверхности кремния и алюминия — кластерами б^Нд и АЬз, соответственно. Показано, что при расстояниях игла — образец (2 -г 4 А) парциальные электронные состояния поверхностей и А1 сильно меняются, и необходимо с должной степенью осторожности интерпретировать данные СТС для металлических образцов. В то же время, электронная структура поверхности кремния заметно не изменилась даже при расстоянии игла — образец, равном 2.7 А.

Для наносистемы А1/31(111) был рассчитан туннельный ток и изучено влияние атомного строения границы раздела на характер вольт-амперной характеристики (ВАХ) на примере точечного и эпитаксиалыюго контактов.

На рис. 7 показаны парциальные ПЭС и вольт - амперная характеристика наноразмерной системы А1]4318Т11з для случая эпитаксиалыюго контакта. Характер ВАХ соответствует классической зависимости для выпрямляющего контакта "металл-полупроводник". Наличие на ВАХ области с отрицательным дифференциальным сопротивлением связано с локализацией состояний в наноразмерной системе. Причиной значительного обратного тока является то, что уровень Ферми во втором слое находится достаточно близко к середине запрещенной зоны второго двойного слоя кремния. Кривая /(V) для случая точечного контакта выглядит менее сглаженной из-за неполного пере-

крывания волновых функций алюминиевой и кремниевой частей и большей локализации состояний.

В шестой главе представлены результаты компьютерного моделирования процессов в атомной структуре поверхности ТЮ2(110) и ступени па поверхности TiOj(llO) при ненулевых температурах.

Квантово-механические методы моделирования атомной структуры твердотельных систем, как правило, позволяют проводить лишь расчеты релаксации атомной структуры, соответствующие околонулевым температурам систем. Моделирование поведения атомных систем при ненулевых температурах достаточно трудоемко даже для небольших ячеек. В то же время, методы классической молекулярной динамики с использованием модельных потенциалов обладают достаточным быстродействием для решения подобных задач. К сожалению, моделирование твердотельных систем с ковалентньтм типом межатомного взаимодействия не дает адекватных результатов даже для многочастичных модельных потенциалов, тогда как результаты применения модельных потенциалов для соединений с ионо-ковалентной связью показывают хорошую точность на тестовых объектах.

Пользуясь этим, мы попытались обнаружить общие закономерности в поведении поверхностных полупроводниковых систем при ненулевых температурах на примере исследования поведения чистой поверхности и ступени па поверхности Ti02(110) в широком диапазоне температур. Расчеты проводились с использованием двухчастичных потенциалов Морзе и процедуры зарядового уравновешивания, которая позволяла самосогласованным образом изменяться зарядам на атомах в процессе расчета.

Для исследования поведения поверхности ТЮ2(110) было проведено молекулярно-динамическое моделирование при температурах от 10 К до 600 К. Для каждого расчета фиксировалась температура системы, объем ячейки и число частиц. Суперячейка состояла из 750 атомов (25 поверхностных ячеек 1x1, 5 слоев O-TÍ2O2-O в пластине).

На рис. 8(6) приведены температурные зависимости средних смещений (за вычетом вклада от теплового расширения всей системы) атомов 01 и Til. Ниже 400 К поверхность стабильна. Усредненные положения атомов близки к их позициям, рассчитанным для околонулевых температур (максимальное смещение при Т = 300 К составляет «¿0.04 Á для мостиковых атомов кислорода 01). Моделирование поведения поверхности ТЮг(110) при температуре« от 400 К и выше показало, что существуют две критических температуры, по достижении которых поведение системы резко изменяется.

При достижении первой критической температуры (400 К) начинает происходить разрыв связей между мостиковыми атомами кислорода и атомами титана. Атомы кислорода после разрыва связей перемещаются в доли-

(а)

<б> о.

г

11101

0.08

[110]

'< 0.06

0 100 200 300 -400 500

т, К

Рис. 8. (а) Общий вид и обозначения атомов поверхности Ti02(110); (б) температурная зависимость средних смещений атомов 01 (не покинувших мостиковые позиции) и Til в направлении [110].

нах между мостиковыми атомами кислорода и, в дальнейшем, могут образовывать молекулы Ог с последующей молекулярной десорбцией, которая, согласно экспериментальным данным, начинается при 450-500 К [12]. Вторая критическая температура равна 600 К, она характеризует начало атомной десорбции мостиковых атомов кислорода.

Моделирование поведения ступени па поверхности ТЮ2(110) проводилось на ячейке, содержащей пять полных слоев и два неполных (по обеим сторонам пластины) и состоящей из 138 атомов Ti и 276 атомов О. Ширина террасы составила 12 ячеек в направлении [001]. При комнатной температуре ступень па поверхности оказывается стабильной и средние положения атомов близки к положениям при околонулсвых температурах. Температура 500 К характеризовалась началом процесса разрушения.

На первой стадии разрушения происходит разрыв связей между атомами кислорода на краю ступени и ближайшими атомами титана. На рис. 9 показано распределение заряда на ячейку поверхности при удалении от края ступени. Для идеальной ступени зарядовое возмущение чувствуется лишь в ближайших к краю ячейках. После разрыва двух связей Ti-О заряд на краю ступени меняется с —О.Збе до —О.ОЗе и область зарядового возмущения охватывает всю рассматриваемую террасу шириной «36 А. Изменение заряда на краю ступени частично компенсируется смещением ближайших мостиковых атомов кислорода к краю ступени, то есть, перенос заряда в системе с разорванными связями Ti-О сопровождается массопереносом. В данном состоянии край ступени устойчив и дальнейшего разрушения ие происходит.

Последующее рассмотрение проводилось в предположении, что атомы кислорода, разорвавшие связи Ti-O, образуют молекулу О2, которая дссорби-рует с края ступени. После этого стехиометрия края ступени нарушается, что

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Номер ячейки от края ступени

Рис. 9. Изменение заряда на поверхностную ячейку Т12О4 в зависимости от расстояния до края ступени. Нулевой уровень соответствует заряду ячейки для плоской поверхности ТЮ2(110). Первый номер ячейки соответствует верхнему краю ступени.

ведет к резкому возрастанию положительного заряда в близлежащей области (см. рис. 9). В таком состоянии край ступени неустойчив и начинается вторая стадия процесса разрушения, в процессе которой от ступени отделяются крайние атомы кислорода, а атомы титана занимают положения в междоузлиях. Таким образом, после завершения второго этапа формируется новый край ступени на поверхности ТЮ2(110).

Предложенный двухстадийный механизм разрушения ступени является циклическим. Переход к последующей стадии не может быть осуществлен без удаления продуктов реакции разрушения (атомов Т1 и О) из области края ступени посредством десорбции (для атомов кислорода) и диффузии в объем ТЮг (для атомов титана).

Отметим, что при Т = 500 К на плоской поверхности ТЮг(ПО) уже происходит разрыв связей ТЮ, в то время как для поверхности со ступенями разрыв связей Т1-О происходит лишь на краю ступеней, а не на террасах. Таким образом, процесс десорбции молекулярного кислорода с поверхности Т10г(110) начинается с краев ступеней раньше, чем с террас.

В Приложении А описаны исследования электронной структуры объемных кремниевых систем с примесями, расположенными на нанометровых расстояниях, важные для понимания процессов, происходящих в электронной структуре системы "металл — кремний" при вторичном (поверхностном) легировании кремниевой подложки. В частности, показано, что в наносистемах с донорными атомами при расстояниях между примесями порядка наномет-

ра наблюдается разделение примесных состояний. Для наносистемы с двумя примесями акцепторного типа разделение примесных состояний при расстоянии порядка нанометра не наблюдается, что свидетельствует о большей де-локализации акцепторных состояний в полупроводниковой паносистеме.

В Приложении Б дается краткий обзор основных современных методов моделирования электронного строения и атомной структуры твердых тел, обсуждаются достоинства и недостатки методов расчета из первых принципов, полуэмпирического подхода и метода модельных потенциалов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Характер атомных структур, формирующихся при адсорбции неметаллов на поверхности кремния, определяется ионным взаимодействием "адатом - подложка". Наиболее энергетически выгодная структура имеет наибольший вклад ионной составляющей в полную энергию. Ослабление и разрыв связей "кремний-кремний" при реакции адатома неметалла с поверхностью происходит за счет сильного оттока отрицательного заряда ближайших атомов кремния к адатому неметалла.

Сильная химическая связь адатома неметалла с кремнием приводит к тому, что его локальное кремниевое окружение на поверхностях разных ориентации одинаково. Однако, нарушение симметрии ближайшего окружения адатома неметалла может привести к различиям в энергии связи адатома для поверхностей разных ориентации.

Взаимодействие между адатомами неметаллов на поверхности кремния существенно слабее, чем взаимодействием между адатомом и ближайшим кремниевым окружением, и не может обеспечить упорядочение поверхности.

2. Энергия (энтальпия) сегрегации атомов основных легирующих примесей в кремнии (бора и фосфора) больше по абсолютному значению для поверхности 81(111), чем для Э^ЮО), вследствие большей стабильности поверхностных структур, образованных в результате процесса сегрегации.

Энергия сегрегации изолированных атомов примеси меньше по абсолютному значению, чем энергия сегрегации атомов вблизи границ поверхностной структуры, образованной атомами примеси. В частности, энергии сегрегации атома бора на 31(111) равны —1.83 эВ и —2.10 эВ для случаев сегрегации изолированного атома и образования поверхностной фазы 8!(111)(\/Зх %/3)й30°-В, соответственно.

3. Характер атомных структур, формирующихся при малых покрытиях несилицидообразующих металлов на поверхности кремния определяется ковалентным взаимодействием "адатом - подложка". Структура с минимальной полной энергией имеет наибольший вклад ковалентного взаимодействия в полную энергию.

После полного насыщения поверхностных связей кремния разность Ар химического потенциала адсорбата в поверхностной фазе и в объемном виде (как модели островка) при увеличении покрытия в монотонно приближается к нулю. При изменении валентности атомов адсорбата характер зависимости Ац(в) становится немонотонным, достигая минимумов при атомных покрытиях, соответствующих полному насыщению поверхностных связей при данной валентности. Таким образом, взаимодействие "адсорбат - подложка" может усиливаться при увеличении покрытия металла.

В электронной структуре субмопослойной адсорбционной системы "металл — поверхность кремния" появляется запрещенная зона при покрытии, соответствующем полному насыщению поверхностных связей кремния. При дальнейшем увеличении покрытия, в электронной структуре системы появляются полузаполненные состояния и начинается металлизация поверхности, обусловленная избытком валентных электронов адсорбата по отношению к числу оборванных поверхностных связей.

4. В субмонослойной адсорбционной системе "металл - кремний" механическое поверхностное напряжение при увеличении покрытия адсорбата меняется монотонным образом, если атомы адсорбата в последующей поверхностной фазе занимают позиции того же типа, что и в предыдущей, и немонотонно, вплоть до смены знака компонент тензора поверхностного напряжения, при смене типа адсорбционных мест. Это справедливо и для метастабильных структур.

5. Механизм стабилизации уровня Ферми металлоиндуцированными состояниями в запрещенной зоне становится основным в субмонослойной системе "металл - кремний" при достижении покрытия, соответствующего полному насыщению поверхностных связей. К моменту завершения стадии послойного роста по механизму роста Страпски-Крастанова происходит металлизация поверхности и формируется барьер Шоттки, имеющий высоту, характерную для макроскопической системы "металл - кремний".

6. Высота барьера Шоттки в системе "металл - кремний" зависит от геометрического строения границы раздела. В частности, при нарушении эпи-таксиалыюсти границы раздела высота барьера Шоттки в системе "металл -п-БТ увеличивается. Вторичное (приграничное) легирование кремния в контакте "металл - кремний" примесью того же типа, что и объемная, приводит к уменьшению, а примесью противоположного типа — к увеличению высоты барьера Шоттки для основных носителей. При сближении атомов приграничной и объемной примесей ближе 1 нм данный эффект ослабевает.

7. Взаимодействие "игла СТМ — поверхность" сильно влияет на спектры СТС поверхности металлов и в гораздо меньшей степени на спектры СТС поверхности полупроводников. В частности, электронные состояния по-

верхности кремния качественно не изменяются при взаимодействии с иглой, расположенной на расстоянии 2.7 А, а для системы W/A1(111) взаимодействие "игла — поверхность" существенно сказывается на спектрах СТС даже при расстоянии между крайними атомами иглы и поверхности, равном 4.3 А.

8. Рассчитан туннельный ток в эпитаксиальиом и точечном наиоразмер-ных контактах Al/Si(lll). Показано, что вольт-амперная характеристика на-норазмерного контакта Al/Si(lll) имеет зависимость, характерную для макроскопического контакта металл/кремний. Для эпитаксиальиого контакта кривая ВАХ более сглажена, что объясняется усилением ковалентпого взаимодействия на границе раздела и бблыним перекрыванием волновых функций атомов алюминия и кремния, расположенных вблизи границы раздела.

9. В результате моделирования поведения плоской поверхности ТЮ2(Н0) в диапазоне температур от околонулевых до 600 К были найдены характерные температуры начала молекулярной и атомной десорбции кислорода, равные 400 К и 600 К, соответственно.

Разрушение поверхности при повышении температуры системы начинается с краев ступеней ввиду более высокой амплитуды тепловых осцилляций атомов по сравнению с террасами.

Для стехиометрической идеальной ступени на поверхности ТЮг(110) область зарядового возмущения вблизи края ступени простирается па расстояния менее 10 А, однако, при образовании дефектов на краю ступени (разрыве связей Ti-О или нарушении стехиометрии края ступени) зарядовое возмущение резко возрастает, охватывая всю рассматриваемую террасу шириной 35.5 А.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Dobrodey N.V., Ziegelman L.I., Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Nonempical cluster study of the Au adsorption on the Si(lll) surface // Surf. Rev. Lett-1994 - V. 1, N. 2&3 - P. 273-284.

2. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Electronic states and tunnel currcnt in the W/Si(lll)\/3 X \/3-B system: local density calculations // Phys. Low-Dim. Struct-1994 - N. 6 - P. 93-99.

3. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Influence of a tip/sample interaction on scanning tunneling spectroscopy data // Surf. Rev. Lett,.- 1995.- V. 2, N. 2.-P. 219-223.

4. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Electronic structure and the tunnel current in Al/Si nanoscale systems: local density cluster calculations // Phys. Low-Dim. Struct.- 1995 - N. 4/5.- P. 71-79.

5. Заводинский В.Г., Куянов И.А. Влияние атомов легирующих примесей (Р, В) на электронную структуру наносистем Al-Si: кластерный подход // Микроэлектроника - 1995.-Т. 24, N. 6 - С. 456-459.

6. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Local-density approximation study of p-Si/n-Si nanoscale junction // Superlat. and Microstr.- 1996.- V. 20, N. 2-P. 187-192.

7. Заводинский В.Г., Куянов И.А. Кластерное моделирование системы "золото (пленка)/кремний (монокристалл)" // Доклады Академии Наук -1996,- Т. 350, N. 2 - С. 184-186.

8. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Nanoscale effects in the electronic structure of the doped silicon // Phys. Low-Dim. Struct - 1996 - N. 9/10 - P. 45-53.

9. Заводинский В.Г., Куянов И.А. Влияние акцепторной примеси в приграничном слое кремния на величину барьера Шоттки в системе Al/n-Si // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 1996.- N. 11- С. 51-55.

10. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Schottky barrier formation in the Au/Si nanoscale system: A local density approximation study // J. Appl. Phys-1997 - V. 81, N. 6 - P. 2715-2719.

11. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Influence of the P, As, and Ga doping on the electronic structure of the Al/Si interface // Vacuum - 1997 - V. 48, N. 3/4 - P. 261-263.

12. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Zavodinskaya O.M. Monolayers of A1 on the Si(lll) surface: Atomic and electronic structure // Phys. Low-Dim. Struct. - 1997 - N. 5/6 - P. 123-129.

13. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Computer study of boron and phosphorus at the Si(100)-2xl surface // Eur. Phys. J. В - 1998 - V. 6-P. 273-276.

14. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Cluster simulation of A1 and Si deposited layers on Si(100)-2xl surface// Сотр. Mater. Sci.-1998.-V. 11-P. 138-143.

15. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Schottky barrier at the Al/Si(lll) doped and double-doped interfaces: A local-density cluster study // Superlat. and Microstr-1998- V. 24 - P. 55-60.

16. Zavodinsky V.G., Chukurov E.N., Kuyanov I.A. Computer study of B-Si exchange in the Si(lll)\/3 x д/3-B surface phase // Phys. Low-Dim. Struct.-1998,- N. 3/4 - P. 183-190.

17. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Energetics of boron and phosphorus as substitutional dopants at the Si(100)-2xl surface // Phys. Low-Dim. Struct - 1998 - N. 9/10.- P. 127-132.

18. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Cluster modeling of the tri-methylphosphine adsorption and dissociation on the Si(lll)-7x7 surface // Phys. Low-Dim. Struct,.- 1999,- N. 1/2 - P. 145-151.

19. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Computer study of boron segregation at the Si(100)-2xl and Si(lll)-\/3 x \/3 surfaces // J. Vac. Sci. Technol. A - 1999 - V. 17, N. 5,- P. 2709-2712.

20. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Energetics of P-Si and P-P dimers on the Si(100)-2xl surface // Appl. Surf. Sci.- 1999.- V. 141- P. 193-196.

21. Zavodinsky V.G., Chukurov E.N., Kuyanov I.A. Energetics of boron in the Si(lll)\/3 X %/3-B surface phase and in subsurface silicon layers // Surf. Rev. Lett - 1999.- V. 6, N. 1- P. 127-132.

22. Fukuda Y., Shimomura M., Kaneda G., Sanada N., Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Scanning tunneling microscopy, high resolution electron energy loss spectroscopy, and theoretical studies of the trimethylphosphine (TMP) on a Si(lll)-7x7 surface // Surf. Sci - 1999-V. 442.- P. 507-516.

23. Kuyanov I.A., Lacks D.J., Diebold U. Dynamics of the ТЮг(ПО) surface and step: Onset of defects in the ordered structure // Phys. Rev. В - 2003.-V. 68, N. 23,- P. 233404-1-233404-4.

24. Kuyanov I.A., Alekseev A.A. Growth of thallium overlayers on Si(100) surface: A b initio molecular dynamics study // Proceedings of the Sixth Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Toyama, Japan, October 11-17, 2004).- Toyama University, 2004 - P. 41-46.

25. Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Kuyanov I.A., KasyanovaT.V., Ni-shida A., Kishida M., Murata Y., Okado H., Katayama M., Oura K. Growth of thallium overlayers on a Si(100) surfacc // Phys. Rev. В - 2005 - V. 71, N. 3 - P. 035312-1-035312-9.

26. Saranin A.A., Zotov A.V., Kuyanov I.A., Kotlyar V.G., Kishida M., Murata Y., Okado H., Matsuda I., Morikawa H., Miyata N., Hasegawa S., Katayama M., Oura K. Long-period modulations in the linear chains of T1 atoms on Si(100) // Phys. Rev. В - 2005.- V. 71, N. 16.- P. 165307-1165307-4.

27. Котляр В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Лифшиц В.Г., Куянов И.А., Чукуров Е.Н., Касьянова Т.В. Низкоразмерные структуры металлов на поверхности кремния // Вестник Дальневосточного отделения РАН -2005 - N. 1- С. 103-115.

28. Куянов И.А., Заводинский В.Г., Чукуров Е.Н. Компьютерное моделирование процессов на поверхности полупроводников // Вестник Дальневосточного отделения РАН - 2005 - N. 6 - С. 93-103.

29. Gruzncv D.V., Filippov N., Olyanich D.A., Chubenko D.N., Kuyanov I.A., Saranin A.A., Zotov A.V., Lifshits V.G. Si(lll)-a-\/3 x \/3-Au phase modified by In adsorption: Stabilization of a homogeneous surface by stress relief // Phys. Rev. В - 2006 - V. 73, N. 11,- P. 115335-1-115335-7.

Список литературы

[1] Lifshits V.G., Saranin A.A., Zotov A.V. Surface Phases on Silicon: Preparation, structures and properties.— Chichester: John Wiley &i Sons, 1994 - 448 p.

[2] Shannon J.M. Control of Schottky barrier height using highly doped surface layers // Solid St. Electron - 1976 - V. 19, N. 6-A - P. 537-543.

[3] Wang Y., Chen X., Hamers R.J. Atomic-resolution study of overlayer formation and interfacial mixing in the interaction of phosphorus with Si(OOl) // Phys. Rev. В - 1994 - V. 50, N. 7 - P. 4534-4547.

[4] Yu M.L., Meyerson B.S. The adsorption of PH3 on Si(100) and its effect on the coadsorption of SiH4 // J. Vac. Sci. Technol. A - 1984 - V. 2, N. 2-P. 446-449.

[5] Vitali L., Ramsey M.G., Netzer F. Substitutional geometry and strain effects in overlayers of phosphorus on Si(lll) // Phys. Rev. В - 1998 - V. 57, N. 24-P. 15376-15384.

[6] Fritsch J., Page J.В., Schmidt K.E., Adams G.B. First-principles local-orbital study of the boron-induced reconstruction of Si(001) // Phys. Rev. В - 1998.— V. 57, N. 16 - P. 9745-9756.

[7] Thibaudau F., Roge T.P., Mathiez Ph., Dumas Ph., Salvan F. Cooperative segregation of boron at Si(lll) // Europhys. Lett. - 1994 - V. 25, N. 5-P. 353-356.

[8] Thanailakis A. Contacts between metals and atomically clean silicon // J. Phys. C: Solid State Phys.- 1975.- V. 8 - P. 655-668.

[9] Saranin A.A., Zotov A.V., Kuyanov I.A., Kotlyar V.G., Kishida M., Mura-ta Y., Okado H., Matsuda I., Morikawa H., Miyata N., Hasegawa S., Kata-yama M., Oura K. Long-period modulations in the linear chains of T1 atoms on Si(100) // Phys. Rev. В - 2005 - V. 71, N. 16 - P. 165307-1-165307-4.

[10] Iwami M., Terada Т., Tochihara H., Kubota M., Murata Y. Alloyed interface formation in the Au-Si(lll)2 x 1 system studied by photoemission spectroscopy // Surf.Sci..- 1988-V. 194, N. 1-2 - P. 115-126.

[11] Степина Н.П., Качурин Г.А. Управление эффективной высотой барьеров Шоттки на кремнии внедрением низкоэнергетичпых ионов галлия // Поверхность - 1988 - N. 12 - С. 138-140.

[12] Diebold U. The surface scicncc of titanium dioxide // Surf. Sci. Rep.- 2003-V. 48 - P. 53-229.

КУЯНОВ Игорь Александрович

АТОМНЫЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК

Автореферат

Подписано к печати 19.05.2006 г. Усл. п.л. 1,8. Уч.- изд. л. 1,5. Формат 60x 84/16. Тираж 100 экз. Заказ №21

Издано ИАПУ ДВО РАН. 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 5 Отпечатано участком оперативной печати ИАПУ ДВО РАН 690041, г.Владивосток, Радио, ул. 5

Введение

1 Адсорбция неметаллов на поверхности кремния

1.1 Введение.

1.2 Формирование ПФ Si(lll)(ч/З х \/3)Д30°-В.

1.3 Взаимодействие атомов фосфора на Si(100).

1.4 Адсорбция и диссоциация молекул триметилфосфииа на Si(lll)7x

1.5 Атомное строение ПФ Si(100) ос(4 х 4)-В.

1.6 Основные результаты.

2 Сегрегация неметаллов вблизи поверхности кремния

2.1 Введение.

2.2 Сегрегация бора на Si(lll): кластерный подход.

2.3 Се1регация бора на Si(lll): зонный подход.

2.4 Сегрегация бора на Si(100): кластерный подход.

2.5 Сегрегация бора па Si(100): зонный подход.

2.6 Сегрегация фосфора на Si(100)

2.7 Основные результаты.

3 Адсорбция металлов на поверхности кремния

3.1 Введение.

3.2 Адсорбционная система Al/Si( 111)

3 2.1 Электронная структура ПФ Si(lll)(v/3 х уД)ЯЖ-А\.

3 2 2 Электронная структура ПФ Si(lll)(\/7 х y/7)R19 Г-А1.

3.2.3 7-фаза Al-Si(lll).

3.2.4 Процессы в атомной и электронной структуре при смене ПФ в системе Al/Si(l 11).

3.3 Поведение неупорядоченного монослоя А1 на Si(100)2x 1.

3.4 Адсорбционная система Tl/Si(100).

3.4.1 ПФ а-2х2-Т1.

3.4.2 ПФ /?-2х2-Т1.

3.4.3 ПФ 7-2Х2-Т1.

3.4.4 ПФ 2 xl-Tl при комнатной и пониженной температурах.

3.4.5 Смена ПФ в системе Tl/Si(100) и сопутствующие процессы в атомной и электронной структуре.

3.5 Адсорбционная система Au/Si(lll).

3.5.1 Адсорбция изолированных атомов Аи на Si(lll)

3.5.1.1 Электронная структура и спектры ФЭС.

3.5.2 Перемешивание на границе раздела Au/Si(lll) при монослойном покрытии Аи.

3.6 Основные результаты.

4 Электронная структура системы металл—кремний

4.1 Введение.

4.2 Влияние атомного строения границы раздела металл—кремний на электронную структуру системы

4.2.1 Al/Si(l 11).

4.2.2 Au/Si(lll)

4.2.2.1 Тонкая пленка Аи на Si(lll).

4.2.2.2 Сшшцидоподобное соединение Ai^Si на Si(lll).

4.3 Влияние примеси на величину барьера Шоттки.

4.3 1 Легирование кремния в системе Al/Si(lll).

4.3.2 Управление величиной барьера Шогтки при вторичном легировании кремния в системе Al/n-Si.

4.4 Основные результаты.

5 Туннельный ток в поверхностных системах и наноразмерных контактах "металл — кремний"

5.1 Введение.

5.2 Моделирование спектров СТС ПФ Si(lll)(V5 х \/3)Л30°-В.

5.3 Влияние взаимодействия игла-образец на данные СТС

5.4 Туннельный ток в наноразмерном контакте Al/Si(lll).

5.5 Основные результаты.

6 Атомная структура поверхности Ti02(110) при ненулевых температурах

6.1 Введение.

6.2 Тестовые результаты для объемного диоксида титана и поверхности ТЮ2(1 Ю)

6.3 Поведение поверхности ТЮгЩО) при ненулевых температурах.

6.4 Атомная релаксация ступени на ТЮ2(И0).

6.5 Разрушение ступени на ТЮ2(1Ю) при Т = 500 К.

6.6 Основные результаты.

А.2 Электронная структура системы с примесями разного типа.212

А 3 Электронная структура системы с примесями одного типа .213

Приложение Б. Методы расчета атомной и электронной структуры твердых тел 219

Б.1 Введение.219

Б.2 Неэмпирический подход.220

Б.2.1 Метод Хартри-Фока.220

Б.2.2 Теория функционала электронной плотносги.222

Б.2.3 Псевдопотенциалы в неэмпирических методах.225

Б.2.4 Метод молекулярной динамики.229

Б.2.5 Реализации неэмпирического подхода.233

Б.2.5.1 Зонные методы .233

Б.2.5.2 Кластерные методы.236

Б.2.6 Выбор параметров моделирования при использовании неэмиирических методов.242

Б.З Полуэмпирический подход.249

Б.4 Эмпирический подход.253

Литература 259

Сокращения, используемые в тексте диссертации

ВАХ вольт-амперная характеристика

ВИМС вторично-ионная масс-спектроскопия

ВФ волновая функция

ДБЭ дифракция быстрых электронов

ДКС двойной кремниевый слой (для поверхности Si(lll))

ДМЭ дифракция медленных электронов

JIKAO линейная комбинация атомных орбиталей

МИС металлоипдуцированные состояния

МС монослой

ПЛП приближение локальной плотности

ПОГ приближение обобщенного градиента

ПП псевдопотепциал

ПФ поверхностная фаза

ПЭМ просвечивающая электронная микроскопия

ПЭС плотность электронных состояний

РМИ рассеяние медленных ионов

СНПП сохраняющий норму псевдопотенциал

СТМ сканирующая туннельная микроскопия

СТС сканирующая туннельная спектроскопия

СХПЭЭ спектроскопия характеристических потерь энергии электронами

ТФП теория функционала плотности

ФЭС фотоэмиссионная спектроскопия

ЭОС электронная оже-спектроскопия

Расчетные методы:

ДВ дискретного варьирования

KB конфигурационного взаимодействия

МД молекулярной динамики

ОПВ ортогонализованных плоских волн

ППВ присоединенных плоских воли

РВ рассеянных волн

ХФ Хартри-Фока

ХФР Хартри-Фока-Рутана

AMI Austin Model 1 (полуэмпирический метод)

Обозначения, используемые в тексте диссертации е абсолютная величина заряда электрона

Ев энергия связи

Ее энергия дна зоны проводимости

Ecut энергия обрезания (в зонных расчетах) ef энергия Ферми

Е9 ширина запрещенной зоны

Es энергия (энтальпия) сегрегации

Ev энергия потолка валентной зоны

Ga свободная энергия сегрегации

T температура vt напряжение на игле СТМ в покрытие адсорбата (в монослоях)

V химический потенциал

P(E) плотность электронных состояний о поверхностное напряжение

Фв высота барьера Шоттки (в общем случае)

Фвп высота барьера Шоттки для электронов

Фвр высота барьера Шоттки для дырок

Введение

Актуальность работы

В последние десятилетия происходит интенсивное развитие физики поверхности полупроводников, стимулированное в значительной степени требованиями компьютерной и химической индустрии. Создание новых методов исследования и модификации поверхности, в первую очередь, сканирующей туннельной микроскопии/спектроскопии (СТМ/СТС), привело к возможности изучения локальной атомной и электронной структуры поверхности и имеет перспективой развитие широкого спектра нанотехнологий. При дальнейшем переходе к нанометровым размерам базовых элементов микросхем необходимо будет более точно учитывать особенности электронного строения систем, опираясь на количественные характеристики физических процессов, протекающих при изготовлении и эксплуатации приборов. Однако, имеющиеся теоретические модели, как правило, построены для идеализированных систем, что сильно осложняет их использование для реальных объектов. В свете этого, большое значение приобретают методы компьютерного моделирования атомной структуры и электронного строения, позволяющие рассчитать количественные характеристики поверхностных систем.

В качестве объектов исследования рассмотрены поверхности кремния, как типичного полупроводника ковалентного типа, и диоксида титана в модификации рутила, в котором межатомная связь имеет ионо-ковалеитный характер. Важно отметить, что и кремний и диоксид титана являются модельными системами, демонстрирующими наиболее общие черты, характерные для каждого типа полупроводников На примере данных объектов рассматриваются основные закономерности ряда типичных процессов на поверхности полупроводника: отжиг плоской и ступенчатой поверхности, адсорбция металлов и неметаллов, последующая реакция адсорбаха с поверхностью, сегрегация примесей. При этом исследуются свойства чистой поверхности, поверхности со ступенями, субмонослойных и монослойных покрытий, полученных в результате процессов адсорбции и сегрегации.

Исследование энерютики и атомной структуры поверхностных систем в процессах сегрегации и адсорбции атомов неметаллов (на примере основных технологических легирующих примесей — бора и фосфора) важно с фундаментальной точки зрения для понимания характера химической связи и межатомного взаимодействия в системе "атом неметалла — поверхность полупроводника". Кроме того, получение количественной информации о величине энергии сегрегации примесей чрезвычайно актуально и для разработки технологических процессов современной микроэлектронной промышленности.

Значительный интерес для исследования представляет начальная стадия роста металлов на кремнии по механизму роста Странски-Крастанова (стадия послойного роста). Известно [210], что при изменении субмонослойных покрытиях металлы образуют на кремнии ряд поверхностных фаз (ПФ), каждая из которых имеет свое атомное строение и электронную структуру. Между тем, неясно, какие процессы при смене ПФ происходят в электронной структуре, как меняется энергия связи адатома с подложкой и поверхностное напряжение в системе, зависят ли характеристики системы от покрытия адсорбата монотонным образом или существуют критические покрытия, при которых свойства системы резко изменяются.

Ответы на эти вопросы актуальны, в частности, для понимания механизма стабилизации уровня Ферми и формирования металлизированного покрытия в системе "металл - кремний", что позволит оценить минимальные толщины пленок металла, при которых формируется барьер Шоттки имеющий высоту, характерную для макроскопического контакта металл/кремний.

Особое внимание уделяется рассмотрению электронной структуры контакта металл/кремний, который является одним из важнейших элементов микроэлектроники В данной работе внимание сконцентрировано на выпрямляющих контактах, поскольку при рассмотрении барьера Шоттки особенно важен учет микроскопических явлений на границе раздела. Здесь прежде Bcei о интересны исследования влияния атомного строения границы раздела и наличия примесей вблизи границы раздела на электронную структуру системы и высоту барьера Шоттки. Кроме того, рассматривается туннельная вольт-амперная характеристика (ВАХ) наноразмерного контакта Al/Si(lll) и влияние на нее атомного строения границы раздела.

Существенной проблемой как с экспериментальной, так и с технологической точек зрения является создание контакта металл/полунроводник с контролируемой высотой барьера Шоттки. Одним из наиболее практически доступных существующих способов является метод приграничного легирования, в котором высотой барьера Шоттки управляют, создавая сильнолегированный приграничный слой полупроводника при помощи ионной имплантации атомов примеси |283]. Для уменьшения эффективной величины барьера приграничный слой ле! ируется примесью того же типа, что и объем, а для увеличения эффективной величины барьера — примесью противоположного типа, причем концентрация примеси в приграничном слое может быть существенно выше концентрации примеси в объеме полупроводника. Сложность процессов, протекающих в подобных системах, а также отсутствие единой теории контакта металл/полупроводник, вызывают повышенный интерес к расчетам из первых принципов, которые могут дать наиболее интересные результаты, благодаря возможности адекватного описания влияния неод-нородностей границы раздела на электронную структуру системы.

Моделирование атомных процессов при ненулевых температурах является одной из самых сложных и трудоемких задач в исследовании поведения поверхности полупроводника. Основные закономерности высокотемпературного поведения чистой поверхности и поверхности со ступенями, рассмотренные на примере поверхности ТКЭДПО), несомненно, имеют общий характер для широкого класса поверхностей, в том числе и полупроводниковых. Кроме того, диоксид титана в модификации рутила является широкозонным полупроводником, который может быть легко редуцирован при нагревании, и имеет огромную технологическую важность ввиду широкого использования в катализе, в солнечных ячейках, как материал для сенсоров и разнообразных покрытий. Моделирование поведения поверхности ТЮг^Ю) позволит на атомном уровне понять суть протекающих тепловых процессов и оценить влияние дефектов поверхности (которые в немалой степени определяют свойства поверхности диоксида титана) на характеристики системы.

В данной диссертационной работе представлены результаты компьютерного моделирования наиболее важных процессов, происходящих на поверхностях полупроводников и границах раздела металл-полупроводник, описаны физические свойства и характеристики рассмотренных систем. Цель работы

Весь комплекс выполненных исследований был направлен на изучение процессов в атомной и электронной структуре поверхностей кремния и диоксида титана, границ раздела металл-кремний, а также на исследование физических свойств и характеристик рассмотренных систем. Для достижения поставленной цели решались следующие конкретные задачи:

• Изучение процесса атомной и молекулярной адсорбции неметаллов (на примере бора и фосфора) на поверхности кремния, а также сопутствующих процессов (перестройка поверхности, диссоциация молекул адсорбата, замещение атомов подложки атомами адсорбата, взаимодействие между атомами адсорбата) в системе "адсорбат — кремний". Расчет энергетических характеристик процессов и изучение характера химической связи атомов адсорбата и поверхности.

• Определение энергии се1регации основных технологических легирующих примесей (В, Р) в кремнии; исследование влияния на величину энергии сегрегации ориентации поверхности кремния и межнримесного взаимодействия.

• Изучение процесса адсорбции металлов (элементов III группы А1 и Т1, а также Аи) на поверхности кремния. Моделирование атомной и электронной структуры образующихся поверхностных фаз, расчет поверхностных напряжений в системах. Исследование зависимости электронной структуры, механических поверхностных напряжений и взаимодействия "адсорбат-подложка" от покрытия адсорбата.

• Изучение процессов стабилизации уровня Ферми и формирования барьера Шоттки при изменении субмонослойных покрытий в системе "адсорбат металла — кремний".

• Исследование зависимости электронной структуры системы и высоты барьера Шоттки ог атомного строения и наличия примесей в области границы раздела металл-кремний. Изучение эффективности влияния вторичного (приграничного) легирования кремния на электронное строение системы и высоту барьера Шоттки.

• Изучение влияния взаимодействия "игла СТМ — поверхность" на спектры сканирующей туннельной спектроскопии.

• Расчет туннельного тока в наноразмсрной системе Al/Si(lll), исследование влияния атомного строения границы раздела на вольт-амперную характеристику на-норазмерного контакта.

• Моделирование поведения плоской поверхности ТЮ2(1Ю) и ступени на поверхности Ti02(l Ю) в широком интервале температур. Моделирование процесса разрушения ступени на поверхности Т10г(110) при повышенной температуре. Исследование влияния края ступени на процессы происходящие на террасах.

Методы моделирования

Обширный класс изучаемых полупроводниковых систем и разнообразие моделируемых процессов и структур определили необходимость использования столь же широкою набора современных методов компьютерною моделирования атомного строения и электронной структуры.

Для исследования адсорбции и сопутствующих процессов использовались полуэмпирический (AMI) и неэмпирический (метод дискретного варьирования в приближении локальной электронной плотности) кластерные методы для непериодических систем и неэмиирический зонный метод в приближении локальной электронной плотности для периодических систем. Расчет энергетики процесса сегрегации выполнялся с применением полуэмиирического класгерного метода AMI и неэмпирического зонного метода. Электронная структура границы раздела металл-кремний моделировалась неэмпирическим кластерным методом дискретного варьирования. И, наконец, моделирование поведения плоской и ступенчатой поверхности диоксида титана при различных температурах проводилось методом классической молекулярной динамики с использованием двухчастичных потенциалов Морзе.

Программы моделирования спектров СТС и расчета туннельного тока в нанораз-мерных контактах были написаны автором диссертации. Научная новизна

Научная новизна данной диссертации заключается в том, что в пей впервые проведено комплексное исследование атомного строения и электронной структуры, изучение физических свойств и определение энергетических характеристик процессов в системах на основе полупроводников ковалептного и ионо-ковалентного типа с использованием широкого спектра современных методов моделирования твердотельных систем. В частности:

• на примере поведения бора и фосфора исследован характер взаимодействия ада-томов неметаллов с поверхностью кремния; изучено влияние ближайшего окружения на энергию связи "адатом — поверхность ";

• рассчитаны величины энергии сегрегации бора на Si(lll) и Si(100) и фосфора на Si(100); исследовано влияние ориентации поверхности кремния и межпримеспого взаимодействия на величину энергии сегрегации;

• исследованы изменения, происходящие в электронной структуре, энергетике и поверхностном напряжении в субмонослойных адсорбционных системах "металл -поверхность кремния" на стадии послойного роста по механизму роста Странски-Крастанова;

• выяснен механизм возникновения длиннопериодических пространственных модуляций электронной плотности в монослойпой адсорбционной системе Tl/Si(100) при пониженной температуре, построена атомная модель модулированной структуры;

• выяснен механизм формирования барьера Шоттки при увеличении покрытия ад-сорбата в субмонослойных системах "металл—кремний",

• изучено электронное строение приграничной области ряда систем "металл-кремний" и выяснены особенности формирования барьера Шоттки в зависимости как от атомного строения границы раздела, так и от наличия примесей вблизи границы раздела;

• рассмотрено влияние взаимодействия "игла СТМ — поверхность" на спектры сканирующей туннельной спектроскопии;

• рассчитан туннельный ток в эпитаксиальном и точечном наноразмерных контактах Al/Si(lll); показано, что вольт-амперная характеристика наноразмерного контакта Al/Si(lll) имеет зависимость, характерную для макроскопического контакта металл/кремний;

• исследовано поведение поверхности (110) диоксида титана при температурах до 600 К; найдены характерные температуры начала молекулярной и атомной десорбции кислорода;

• рассчитана равновесная структура ступени па поверхности ТЮ2(110); показано, что при температуре 500 К происходит разрушение края ступени; предложен двух-стадийный циклический механизм процесса разрушения ступени; исследовано перераспределение заряда вблизи края ступени в ходе ее разрушения.

Научная и практическая значимость

Полученные в работе результаты имеют фундаментальные значение для понимания процессов, происходящих на чистых поверхностях полупроводников, в адсорбционных, сегрегационных системах и на границах раздела металл-полупроводник.

Ряд полученных результатов (к примеру, рассчитанные энергии сегрегации бора и фосфора для различных поверхностей кремния) могут быть использованы для совершенствования современных технологий в микроэлектронике. Рассмотренные в работе особенности формирования электронной структуры границы раздела металл—кремний имеют важное значение для понимания природы барьера Шотгки. Проведенные расчеты показывают возможность не только описывать электронную структуру границы раздела металл-нолупроводник, но и предсказывать величину барьера Шоттки в зависимости от атомного строения границы раздела и наличия примесей.

Исследования поведения поверхности ТЮгЩО) при повышенной температуре важны для понимания процессов редукции диоксида титана, а также адсорбции ряда элементов на редуцированную поверхность ТЮгЩО), что позволит на практике оценить поведение адсорбционных систем на основе ТЮг, например, в сенсорных устройствах.

Основные защищаемые положения

1. Взаимодействие атомов неметаллов с поверхностью кремния носит преимущественно ионный характер. Взаимодействие между адатомами неметаллов на поверхности кремния существенно слабее, чем взаимодействие "неметалл - кремний" и не может обеспечить упорядочение адсорбционной системы. Сильная химическая связь адатома неметалла с кремиием приводит к тому, что его локальное кремниевое окружение на разных поверхностях одинаково, однако, нарушение симметрии ближайшего окружения адатома неметалла может привести к различиям в энергии связи адатома для поверхностей разных ориентации.

2. Энергия (энтальпия) сегрегации атомов основных технологических легирующих примесей в кремнии (бора и фосфора) больше по абсолютному значению для поверхности Si(lll), чем для Si(100) вследствие большей стабильности поверхностных структур, образованных в результате процесса сегрегации. Энергия сегрегации изолированных атомов примеси меньше по абсолютному значению, чем энергия сегрегации вблизи границ поверхностной структуры, образованной атомами примеси.

3. Взаимодействие атомов несилицидообразующих металлов с поверхностью кремния на начальных стадиях адсорбции носит преимущесгвенно ковалентный характер. После достижения покрытия адсорбата, соответствующего полному насыщению поверхностных связей кремния, взаимодействие "адсорбат - поверхность" монотонно ослабляется с увеличением концентрации атомов адсорбата. При изменении валентности адат омов металла эта зависимость приобретает немонотонный характер.

4. В субмонослойной адсорбционной системе "металл - кремний" механическое поверхностное напряжение при увеличении покрытия адсорбата меняется монотонным образом, если атомы адсорбата в последующей поверхностной фазе занимают позиции того же тина, что и в предыдущей, и немонотонно при смене типа адсорбционных мест.

5. Механизм стабилизации уровня Ферми металлоиндуцированными состояниями в запрещенной зоне становится основным в субмонослойной системе "металл - кремний" при достижении покрытия, соответствующего полному насыщению поверхностных связей. К моменту завершения стадии послойного роста по механизму роста Странски-Крастанова происходит металлизация поверхности и формируется барьер Шоттки, имеющий высоту, характерную для макроскопической системы "металл - кремний".

6. Высота барьера Шоттки в системе "металл - кремний" зависит от атомного строения границы раздела, в частности, при нарушении эпитаксиалыюсти границы раздела высота барьера Шоттки в системе "металл - п-Si" увеличивается. Вторичное (приграничное) легирование кремния в контакте "металл - кремний" примесыо того же типа, что объемная, приводит к уменьшению, а примесью противоположного типа — к увеличению высоты барьера Шоттки для основных носителей. Эффективность метода приграничного легирования уменьшается при сближении атомов приграничной и объемной примеси на расстояние меньше 1 нм.

7. Игла сканирующего туннельного микроскопа существенно влияет на спектры СТС и электронные состояния поверхности металла; в то же время, взаимодействие "игла СТМ — поверхность" не приводит к качественным изменениям в электронной структуре поверхности полупроводника даже при расстояниях игла-поверхность, порядка межатомного.

8. Вольт-амперная характеристика туннельною тока в наноразмерной сисгеме "А1 -Si(lll)" имеет вид, характерный для макроскопического выпрямляющею кои такта "металл - полупроводник". Характер ВАХ наноразмерного контакта зависит от эпитаксиальности границы раздела.

9. Повышение температуры поверхности Ti02(110) приводит к молекулярной десорбции кислорода, а при дальнейшем увеличении температуры — к атомной десорбции кислорода. Разрушение поверхности Ti02(110) при повышении температуры системы начинается с краев ступеней, ввиду более высокой амплитуды тепловых осцилляций атомов но сравнению с террасами. Область зарядового возмущения вблизи идеального края ступени простирается на расстояния менее 1 нм. При разрыве связей Ti-О на краю ступени, а также при нарушении стехиометрии края ступени это расстояние существенно возрастает.

Апробация работы.

Результаты, положенные в основу диссертации, опубликованы в 54 печатных работах, основные из которых перечислены ниже. Результаты работы докладывались и обсуждались на различных конференциях и семинарах, в том числе: 1st International Conference on Physics of Low-Dimensional Structures (Chernogolovka, Russia, 1993), 1st Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces (Vladivostok, Russia, 1993), 3rd International Symposium on Atomic Layer Epitaxy and Related Surface Processes (Sendai, Japan, 1994), 2nd Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Osaka, Japan, 1995), Pacific International Conference "Mathematical Modeling and Cryptography" (Vladivostok, Russia, 1995), 18th International Seminar on Surface Physics (Polanica Zdroj, Poland, 1996), 16th European Conference on Surface Science (Genova, Italy, 1996), 4th International Symposium on Atomically Controlled Surfaces and Interfaces (Tokyo, Japan, 1997), 1st International Meeting "Challenges in Predictive Processes Simulation" (Wandlitz, Germany, 1997), 3rd Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces (Vladivostok, Russia, 1998), 14th International Vacuum Congress (Birmingham, Great Britain, 1998), IV Российской конференции по физике полупроводников (Новосибирск, 1999), Международном совещании "Кремний-2004" (Иркутск, 2004), 6th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Toyama, Japan, 2004), V региональной научной конференции "Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование" (Хабаровск,

2005), 10th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces (Aix-en-Provence, France, 2005), 4th International Symposium on Surface Scicnce and Nano-technology (Saitama, Japan, 2005), Международном симпозиуме "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (III Самсоновские чтения) (Хабаровск, 2006).

Личный вклад автора

Личный вклад автора заключается в активном участии в постановке задач, определении моделей исследуемых систем и средств моделирования, проведении расчетов, обработке и интерпретации результатов моделирования. Лично автором спланированы и проведены все основные расчеты, включенные в диссертацию. Вошедшие в диссертационную работу результаты отражают итоги исследований, проведенных автором в ИАПУ ДВО РАН совместно с группой сотрудников.

В опубликованных работах по теме диссертации содержательная и аналитическая части, касающиеся компьютерного моделирования пизкоразмерных систем, не менее чем на 50% выполнены автором. Участие соавторов публикаций заключалось в следующем: д.ф.-м.н. В.Г. Заводинский, член-корр. РАН, профессор В.Г. Лифшиц, д.ф.-м.н., профессор А.А. Саранин, д.ф.-м.н. А.В. Зотов, к.ф.-м.н. Н.В. Добродей, Prof. D.J. Lacks, а также Prof. U. Diebold участвовали в постановке задач и обсуждении результатов, опубликованных в совместных работах. Д.ф.-м.н. В.Г. Заводинский, Е.Н. Чукуров, Л.И. Зи-гельман, А.А. Алексеев и О.М. Заводинская принимали участие в ряде расчетов, обработке результатов и их обсуждении.

Принимали участие в проведении экспериментов, описанных в совместных публикациях, обсуждении полученных экспериментальных результатов: д.ф.-м.н. В.Г. Ко-тляр., к.ф.-м.н. Д.В. Грузнев, Т.В. Касьянова, Н.А. Филиппов, Д.А. Олянич, Д.Н. Чу-бенко,У. Fukuda, М. Shimomura, G. Kaneda, N. Sanada, A. Nishida, М. Kishida, Y. Murata, H. Okado, I. Matsuda, H. Morikawa, N. Miyata, S. Hasegawa, M. Katayaina, K. Oura.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, двух приложений и списка цитируемой литературы, включающего 364 наименования. Общий объем диссертации составляет 290 страниц, в том числе, 36 таблиц и 75 рисунков.

Основные результаты и выводы

1. Характер атомных структур, формирующихся при адсорбции неметаллов на поверхности кремния, определяется ионным взаимодействием "адатом - подложка". Наиболее энергетически выгодная структура имеет наибольший вклад ионной составляющей в полную энергию. Ослабление и разрыв связей "кремний-кремний" при реакции адатома неметалла с поверхностью происходит за счет сильного оттока отрицательно1 о заряда ближайших атомов кремния к адатому неметалла.

Сильная химическая связь адатома немегалла с кремнием приводит к тому, что его локальное кремниевое окружение на поверхностях разных ориентации одинаково. Однако, нарушение симметрии ближайшего окружения адатома неметалла может привести к различиям в энергии связи адатома для поверхностей разных ориентации.

Взаимодействие между адатомами неметаллов на поверхности кремния существенно слабее, чем взаимодействием между адатомом и ближайшим кремниевым окружением, и не может обеспечить упорядочение поверхности.

2. Энергия (энтальния) сегрегации атомов основных легирующих примесей в кремнии (бора и фосфора) больше но абсолютному значению для поверхности Si(lll), чем для Si(100), вследствие большей стабильности поверхностных структур, образованных в результате процесса сегрегации.

Энергия сегрегации изолированных атомов примеси меньше по абсолютному значению, чем энергия сегрегации атомов вблизи границ поверхностной структуры, образованной атомами примеси. В частности, энергии сегрегации атома бора на Si(lll) равны —1.83 эВ и -2.10 эВ для случаев сегрегации изолированного атома и образования поверхностной фазы Si(lll)(\/3 х \/3)/Ш0-В, соответственно.

3. Характер атомных структур, формирующихся при малых покрытиях иссилицидообразующих металлов на поверхности кремния определяется ковалентпым взаимодействием "адатом - подложка". Структура с минимальной полной энергией имеет наибольший вклад ковалентного взаимодействия в полную энергию.

После полного насыщения поверхностных связей кремния разность Д/z химического потенциала адсорбата в поверхностной фазе и в объемном виде (как модели островка) при увеличении покрытия в монотонно приближается к нулю. При изменении валентности атомов адсорбата характер зависимости Ац(в) становится немонотонным, достигая минимумов при атомных покрытиях, соответствующих полному насыщению поверхностных связей при данной валентности. Таким образом, взаимодействие "адсорбат -подложка" может усиливаться при увеличении покрытия металла.

В электронной структуре субмонослойной адсорбционной системы "металл — поверхность кремния" появляется запрещенная зона при покрытии, соответствующем полному насыщению поверхностных связей кремния. При дальнейшем увеличении покрытия, в электронной структуре системы появляются полузаполненные состояния и начинается металлизация поверхности, обусловленная избытком валентных электронов адсорбата по отношению к числу оборванных поверхностных связей.

4. В субмонослойной адсорбционной системе "металл - кремний" механическое поверхностное напряжение при увеличении покрытия адсорбата меняется монотонным образом, если атомы адсорбата в последующей поверхностной фазе занимают позиции того же типа, что и в предыдущей, и немонотонно, вплоть до смены знака компонент тензора поверхностного напряжения, при смене типа адсорбционных мест. Это справедливо и для метастабильных структур.

5. Механизм стабилизации уровня Ферми металлоиидуцироваиными состояниями в запрещенной зоне становится основным в субмонослойной системе "металл - кремний" при достижении покрытия, соответствующего полному насыщению поверхностных связей. К моменту завершения стадии послойного роста по механизму роста Странски-Красганова происходит металлизация поверхности и формируется барьер Шоттки, имеющий высоту, характерную для макроскопической системы "металл - кремний".

6. Высота барьера Шоттки в системе "металл - кремний" зависит от геометрического строения границы раздела. В частности, при нарушении эпитаксиальности границы раздела высота барьера Шоттки в системе "металл - п-Si" увеличивается. Вторичное (приграничное) ле1 ировапие кремния в контакте "металл - кремний" примесью того же типа, что и объемная, приводит к уменьшению, а примесью противоположного типа — к увеличению высоты барьера Шоттки для основных носителей. При сближении атомов приграничной и объемной примесей ближе 1 нм данный эффект ослабевает.

7. Взаимодействие "игла СТМ — поверхность" сильно влияет па спектры СТС поверхности металлов и в гораздо меньшей степени на спектры СТС поверхности полупроводников. В частности, электронные состояния поверхности кремния качественно в не изменяются при взаимодействии с иглой, расположенной на расстоянии 2.7 А, а для системы W/A1(111) взаимодействие "игла — поверхность" существенно сказывается на спектрах СТС даже при расстоянии между крайними атомами иглы и поверхности, о равном 4.3 А.

8. Рассчитан туннельный ток в эпитаксиальном и точечном наноразмерных контактах Al/Si(lll). Показано, что вольт-амперная характеристика наноразмерного контакта Al/Si(lll) имеет зависимость, характерную для макроскопического контакта металл/кремний. Для эпитаксиального контакта кривая ВАХ более сглажена, что объясняется усилением ковалентного взаимодействия на границе раздела и бблыпим перекрыванием волновых функций атомов алюминия и кремния, расположенных вблизи границы раздела.

9. В результате моделирования поведения плоской поверхности ТЮг(110) в диапазоне температур от околонулевых до 600 К были найдены характерные температуры начала молекулярной и атомной десорбции кислорода, равные 400 К и 600 К, соответственно.

Разрушение поверхности при повышении температуры системы начинается с краев ступеней ввиду более высокой амплитуды тепловых осцилляций атомов по сравнению с террасами.

Для стехиометрической идеальной ступени на поверхности ТЮгЩО) область зао рядовою возмущения вблизи края ступени простирается на расстояния менее 10 А, однако, при образовании дсфскгов на краю сгупени (разрыве связей Ti-О или нарушении стехиометрии края ступени) зарядовое возмущение резко возрастает, охватывая всю рассматриваемую террасу шириной 35.5 А.

1. Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений.— J1.: Химия, 1986 - 288 с.

2. Бехштедт Ф., Эндерлайн Р. Поверхности и границы раздела полупроводников.— М.: Мир, 1990 488 с.

3. Горбаченко В.Д., Максимов Е.Г. Диэлектрическая проницаемость взаимодействующего электронного газа // Успехи Физических Наук 1980.-Т. 130, N. 1.- С. 65111.

4. Губанов В.А., Лихтенштейн А.И., Постников А.В. Магнетизм и химическая связь в кристаллах.— М.: Наука, 1985.— 248 с.

5. Гуцев Г.Л., Левин А.А. Исследование электронной структуры молекул самосогласованным дискретным вариационным Ха-методом в базисе численных хартри-фоковских функций. I. Общее описание процедуры // Журн. структ. химии -1978.- Т. 19, N. 6 С. 976-981.

6. Добродей Н.В., Кондратенко А.В, Гуцев Г.Л. Кластерное моделирование рентгеновских и фотоэлектронных спектров оксидов ванадия // Жури. физ. химии.-1989 V. LXIII, N. 1- С. 120-127.

7. Жигунов В.П, Захарьев Б Н. Методы сильной связи каналов в квантовой теории рассеяния.— М.: Атомиздат, 1974.— 246 с.

8. Заводинский В.Г. Атомная структура и электронное строение нанометровых систем на основе кремния: Дис. . докт. физ -мат. наук. Владивосток. 1997.- 254 с.

9. Заводинский В.Г., Куянов И.А. Влияние акцепторной примеси в приграничном слое кремния на величину барьера Шоттки в системе Al/n-Si // Поверхность -1996.- N. 11- С. 51-55.

10. Заводинский В.Г., Куянов И.А. Влияние атомов легирующих примесей (Р, В) на электронную структуру папосистем Al-Si: кластерный подход // Микроэлектроника 1995.-Т. 24, N. 6 - С. 456-459.

11. Заводинский В.Г., Куянов И.А. Кластерное моделирование системы "золото (плен-ка)/кремний (монокристалл)" // Доклады Академии Наук 1996.- Т. 350, N. 2.-С. 184-186.

12. Заец В.А. Программа квантово-химических вычислений в sp-базисе CLUSTER-Z1.— Киев: Институт химии поверхности АН УССР, 1990.

13. Зотов А.В. Встроенные поверхностные фазы на кремнии: Дис. . докт. физ.-мат. наук. Владивосток. 1996.- 255 с.

14. Котляр В.Г. Формирование и атомное строение наноструктур на поверхностях Si(lll) и Si(100): Дис. . докт. физ.-мат. наук. Владивосток. 2005.- 271 с.

15. Котляр В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Лифшиц В.Г., Куянов И.А., Чукуров Е.Н., Касьянова Т.В. Низкоразмерные структуры металлов на поверхности кремния // Вестник Дальневосточного отделения РАН 2005.- N. 1.- С. 103-115.

16. Куянов И.А., Заводинский В.Г., Чукуров Е.Н. Компьютерное моделирование процессов на поверхности полупроводников // Вестник Дальневосточного отделения РАН 2005.- N. 6.- С. 93-103.

17. Лифшиц В.Г. Электроггггая спектроскопия и атомные процессы па поверхности кремния.— М.: Наука, 1985.— 200 с.

18. Лифшиц В.Г., Репинский С.М. Процессы на поверхности твердых тел.— Владивосток: Дальнаука, 2003.— 704 с

19. Максимов Е.Г., Зиненко В.И., Замкова Н.Г. Расчеты фишческих свойств ионных кристаллов из первых принципов // УФН 2004 - V. 174, N 11- С. 1145-1170

20. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев P.M. Теория строения молекул.— Росгов-на-Дону: Феникс, 1997.- 560 с.

21. Немошкаленко В.В., Антонов В.Н. Методы вычислительной физики в теории твердого тела. Зонная теория металлов.— Киев: Наук, думка, 1985.— 408 с.

22. Пат. 6882051 США, МКИ H01L 023//48. Nanowires, nanostructures and devices fabricated therefrom / A. Majumdar и др., The Regents of the University of California, Oakland (США).- N. 112578; Заявл. 29.03.2002; Опубл. 19.04.2005.- 45 с.

23. Родерик Э.Х. Контакты металл—полупроводник.— М.: Радио и связь, 1982.— 208 с.

24. Самсонов Г.В. Свойства элементов. Часть 1. Физические свойства.— М.: Металлург, 1976.- 600 с.

25. Слейтер Дж. Методы самосогласованного поля для молекул и твердых тел.— М.: Мир, 1978.- 658 с.

26. Слейтер Дж. Электронная структура молекул.— М.: Мир, 1965.— 587 с.

27. Степина Н.П., Качурин Г.А. Управление эффективной высотой барьеров Шоттки на кремнии внедрением низкоэнергетичных ионов галлия // Поверхность 1988-N. 12.- С. 138-140.

28. Хартри Д. Расчеты атомных структур.— М.: Иностранная литература, I960.— 271 с.

29. Abbate G., Barone V., Leji F., Iaconis E., Russo N. Model Hamiltonians in the study of chemisorption and catalysis // Surf. Sci- 1985 V. 152-153 - P. 690-701.

30. Albaret Т., Finocchi F., Noguera C. First principles simulations of titanium oxide clusters and surfaces // Faraday Discuss 1999- V. 114.-P. 285-304.

31. Alerhand O.L., Vanderbilt D., Meade R.D., Joannopoulus J.D. Spontaneous formation of stress domains on crystal surfaces // Phys. Rev. Lett. 1988.- V. 61, N. 17-P. 1973-1976.

32. Andersen J.N., Wigren C., Karlsson U.O. Surface related core level shifts for the Si(lll) ч/Зхч/З: A1 system // J. Vac. Sci Technol. В 1988.- V. 9, N. 4.- P. 2384-2387.

33. Bachelet G В., Hainarin D.R., Schluter M. Pseudopotentials that work: From H to Pu // Phys Rev. В 1982 - V. 26, N 8.- P. 4199-4228

34. Badcr R.F.W. Atoms in molecules — A quantum theory.— Oxford: Oxford University Press, 1991 456 p.

35. Bagno P., Jepsen О , Gunnarsson 0. Ground-state properties of third-row elements with nonlocal density functionals // Phys. Rev. В 1989 - V. 40, N. 3 - P. 1997-2000.

36. Baird N.C., Dewar M.J.S. Ground states of sigma-bonded molecules. IV. The MINDO method and its application to hydrocarbons //J. Chem. Phys.- 1969.- V. 50 P. 1262— 1280.

37. Barbiellini В., Moroni E.G., Jarlborg T. Effects of gradient corrections on electronic structure in metals // J. Phys.: Condens. Matter 1990 - V. 2 - P. 7597-7611.

38. Bardeen J. Surface state and rectification at a metal semiconductor contact // Phys. Rev 1947 - V. 71, N. 10 - P. 717-727.

39. Basterfield J., Shannon J.M., Gill A. The nature of barrier height variations in alloyed Al-Si Schottky barrier diodes // Solid St. Electron 1975 - V. 18, N. ЗА - P. 290-291.

40. Bates S.P., Kresse G., Gillan M.J. A systematic study of the surface energetics and structure of ТЮ2(1Ю) by first-principles calculations // Surf. Sci.- 1997 V. 385.-P. 386-394.

41. Bauer E., Poppa H. Recent advances in epitaxy // Thin Solid Films 1972.- V. 12, N. 1- P. 167-185.

42. Bauer E. The Si(lll)—(5x1) Au structure // Surf. Sci 1991.- V. 250 - P. L379-L382

43. Becke A.D. Density functional calculations of molecular bond energies //J. Chem. Phys 1986 - V. 84, N. 8 - P. 4524-4529.

44. Becke A.D. Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior // Phys. Rev. A 1988.- V. 38, N. 6 - P. 3098-3100.

45. Bedrossian P.J. Si binding and nucleation on Si(100) // Phys. Rev. Lett 1995 - V. 74, N. 18 - P. 3648-3651.

46. Bedrossian P., Chen D.M., Mortensen K., Golovchenko J.A. Demonstration of the tunnel-diode effect on an atomic scale // Nature 1989.- V. 342, N 6247.- P. 258-260.

47. Bedrossian P., Meade R D., Mortensen K., Chen D.M., Golovchenko J.A., Vanderbilt D. Surface doping and stabilization of Si(lll) with boron // Phys. Rev. Lett.- 1989.-V. 63, N. 12.- P. 1257-1260.

48. Bennett A. J., Duke C.B. Metallic interfaces. 2. Influence of exchange-correlation and lattice potentials // Phys. Rev 1967 - V. 162, N. 3 - P. 578-586.

49. Berko A., Solymosi F. Study of clean ТЮгЩО) surface by scanning tunneling microscopy and spectroscopy // Langmuir 1996.- V. 12, N. 5.- P. 1257-1261.

50. Besler B.H., Merz K.M., Kollman P.A. Atomic charges derived from semiempirical methods // J. Comput. Chem- 1990 V. 11- P. 431-439.

51. Bingham R.C., Dewar M.J.S., Lo D.H. Ground states of molecules. XXV. MINDO/3. An improved version of the MINDO semiempirical SCF-MO method //J. Arn. Chem. Soc- 1975.- V. 97, N. 6.- P. 1285-1293.

52. Bingham R.C., Dewar M.J.S., Lo D.H. Ground states of molecules. XXVI. MINDO/3. Calculations for hydrocabons // J. Am. Chem. Soc -1975 V. 97, N. 6 - P. 1294-1301.

53. Binning G., Rohrer H., Gerber Ch., Weibel E. (7x7) reconstruction on Si(lll) resolved in real space // Phys. Rev. Lett 1983.- V. 50, N. 2 - P. 120-123.

54. Bockstedte M., Kley A., Neugebauer J., Scheffler M. Density-functional theory calculations for poly-atomic systems: electronic structure, static and elastic properties and ab initio molecular dynamics // Comput. Phys. Commun.- 1997.- V. 107-P. 187-222.

55. Boys S.F., Bernardi F. The calculation of small molecular interaction by the difference of separate total energies. Some procedures with reduced error // Mol. Phys.- 1970.-V. 19, N. 4.- P. 553-566.

56. Bozso F., Avouris Ph. Adsorption of phosphorus on Si(lll): Structure and chemical reactivity // Phys. Rev. В 1991- V. 43, N. 2 - P. 1847-1850.

57. Braicovich L., Garner C.M., Skeath P R., Su C.Y., Chye P.W., I Lindau I., Spicer W.E. Photoernission studies of the silicon-gold interface // Phys. Rev. В 1979.-V. 20, N. 12 - P. 5131-5141.

58. Braun K.F. Uber die Stromleitung durch Schwefelmetalle // Ann. Phy. Chem.- 1874.-B. 153.- S. 556-563.

59. Brocks G., Kelly P.J., Car R. Adsorption of A1 on Si(100). a surface polimerization reaction // Phys. Rev. Lett 1993 - V. 70, N. 18 - P. 2786-2789.

60. Brocks G., Kelly P.J., Car R. The energetics of adatoms on the Si(100) surface // Surf.Sci 1992.- V. 269-270.- P. 860-866.

61. Brommer K., Needels M., Larson В., Joannopoulos J.D. Ab-initio theory of the Si(lll)-(7x7) surface reconstruction — a challenge for massively parallel computation // Phys. Rev. Lett 1992.- V. 68.- P. 1355-1358.

62. Broughton J., Khan F. Accuracy of time-dependent properties in electronic-structure calculations using a fictitious Lagrangian // Phys. Rev. В 1989.- V. 40, N. 18-P. 12098-12104.

63. Burkert U., Allinger, N.L. Molecular Mechanics.— Washington, D.C., ACS Monograph 177, American Chemical Society, 1982 339 p.

64. Campbell C.T. Ultrathin metal films and particles on oxide surfaces: structural, electronic and chemisorptive properties // Surf. Sci. Rep 1997.- V. 27 - P. 1-111.

65. Cao R., Yang X., Pianetta P. Atomic and electronic arragement of B/Si(100) // J. Vac. Sci. Technol.B 1993.- V. 11, N. 4.- P. 1455-1458.

66. Cao R., Yang X., Pianetta P. Characterization of the B/Si surface electronic structures // J. Vac. Sci. Technol. A 1993.- V. 11, N. 4.- P. 1817-1822.

67. Car R., Parrinello M. Unified approach for MD and DFT // Phys. Rev. Lett 1985-V. 55 - P. 2471-2474.

68. Ceperley D.M., Alder B.J. Ground state of the electron gas by a stochastic method // Phys. Rev. Lett 1980 - V. 45, N. 7.- P. 566-569.

69. Ceperley D. Ground state of the fermion one-coinponeiit plasma: A Monte Carlo study in two and three dimensions // Phys. Rev. В 1978 - V. 18, N. 7 - P. 3126-3138.

70. Chadi D.J., Cohen M L. Special points in the Brillouin zone // Phys Rev. В 1973.-V. 8, N. 12.- P. 5747-5753.

71. Chang Л., Stott M.J. Si(001)/B surface reconstruction // Phys. Rev. В 1996 - V. 53, N. 20 - P. 13700-13704.

72. Chatterjee K., Durig J., Bell S. Microwave-spectrum, rO-structure, and abinitio calculations for trimethylphosphine // J. Mol. Struct.- 1992 V. 265, N. 1-2 - P. 25-45.

73. Chelikowsky J.R. Electronic structure of A1 chemisorbed oil the Si(lll) surface // Phys Rev. В 1977.- V. 16, N. 8.- P. 3618-3627.

74. Chen C.J. A theory of scanning tunneling microscopy // J. Vac. Sci. Technol. A -1988 V. 6, N. 2 - P. 319-322.

75. Chen P., Bolmont D., Sebenne C.A. Adsorption of A1 on cleaved Si(lll) at room temperature // J.Phys.C 1984.- V. 17.- P. 4897-4905.

76. Chino K. Behavior of Al-Si Schottky-barrier diodes under heat-treatment // Solid St. Electron.- 1973.- V. 16, N. 1.- P. 119-124.

77. Cohen M.L., Schliiter M., Chelicowsky J.R., Louie S.G. Self-consistent pseudopotential method for localized configurations: Molecules // Phys. Rev. В — 1975. V. 12, N. 12.-P. 5575-5579.

78. Conroy H. Molecular schrodinger equation. 8. A new method for the evaluation of multidimensional integrals // J. Chem. Phys 1967 - V. 47, N. 12.- P. 5307-5318.

79. D§,browski J., Mussig H.-J. Silicon surfaces and formation of interfaces: Basic science in the industrial world.— Singapore, World Scientific, 2000.- 550 p.

80. Drjbrowski J., Scheffler M. Self-consistent study of the electronic and structural properties of the clean Si(001)2 x 1 surface // Appl. Surf. Sci. 1992 V. 56-58-P. 15-19.

81. Demiralp E., Qagin Т., Goddard III W.A. Morse stretch potential charge equilibrium force field for ceramics: application to the quartz-stishovite phase transition and to silica glass // Phys. Rev. Lett 1999 - V. 82, N. 8 - P. 1708-1711.

82. Dev B.N., Mohapatra S.M., Mishra K.C., Gibson W.M., Das T.P. First-principles investigation of geometric and electronic structures of aluminum adsorbed on silicon surfaces // Phys. Rev. В 1987 - V. 36, N. 5 - P. 2666-2674.

83. Dcwar M.J.S., Friedheim J., Grady G., Healy E.F., Stewart J.J.P. Revised MNDO parameters for silicon // Organometallics 1986.- V. 5 - P. 375-379.

84. Dewar M.J.S., Haselbach E. Ground states of sigma-bonded molecules. IX. The MINDO/2 method // J. Am. Chem. Soc- 1970 V. 92 - P. 590-598.

85. Dewar M.J.S., Holder A.J. AMI parameters for aluminum // Organometallics 1990.-V. 9 - P. 508-511.

86. Dewar M.J.S., Jie C. AMI calculations for compounds containing silicon // Organometallics 1987.- V. 6.- P. 1486-1490.

87. Dewar M.J.S., Jie C. AMI parameters for phosphorus //J. Mol. Struct. (Theochem) 1989 - V. 187 - P. 1-13.

88. Dewar M.J.S., Jie C., Zocbisch E.G. AMI calculations for compounds containing boron // Organometallics 1988.- V. 7.- P. 513-521.

89. Dewar M.J.S., Thiel W. A semiempirical model for the two-center repulsion integrals in the NDDO formalism // Theor. Chim. Acta 1977 - V. 46 - P. 89-104.

90. Dewar M.J.S., Zoebisch E.G., Hcaly E.F., Stewart J.J.P. AMI: A new general purpose quantum mechanical molecular model // J. Am. Chem. Soc 1985.- V. 107, N. 13.-P. 3902-3909.

91. Dick B.G., Overhauser A.W. Theory of the dielectric constants of alkali halide crystals // Phys. Rev.- 1958.- V. 112.- P. 90-103.

92. Diebold U. The surface science of titanium dioxide // Surf. Sci. Rep 2003 - V. 48-P. 53-229.

93. Diebold U., Lehman J., Mahmoud Т., Kuhn M., Hebenstreit W., Leonardelli G., Schmid M., Varga P. Intrinsic defects on Ti02(110)(lxl) surface and their reaction with oxygen: A scanning tunneling microscopy study // Surf. Sci.- 1998.- V. 411.-P. 137-153.

94. Diebold U., Li M., Dulub O., Hebenstreit E.L.D., Hebenstreit W. The Relationship between bulk and surface properties of rutile ТЮгЩО) // Surf. Rev. Lett 2000.-V. 7, N. 5&6.~ P. 613-617.

95. Ding Y.G., Chan C.T., Ho K.M. Theoretical investigation of the structure of the (v/3 x v/3)tf30°-Au/Si(lll) surface // Surf. Sci 1992 - V. 275.- P. L691-L696.

96. Dobrodey N.V., Ziegelman L.I., Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Noneinpical cluster study of the Au adsorption on the Si(lll) surface // Surf. Rev. Lett.- 1994.- V. 1, N. 2&3.- P. 273-284.

97. Dumas P., Humbert A., Mathiez P., Mouttet C., Rolland R., Salvan F., Thibaudau F., Tosch S. Structure of the Au/Si(lll) surface by scanning tunneling microscopy // Physica Scripta 1988 - V. 38.- P. 244-245.

98. Dumas Ph , Thibaudau F , Salvan F. Scanning tunnelling microscopy of B/Si(lll)\/3x v/3 R(30°) // J. Microscopy - 1988.- V. 152.- P. 751-759

99. Effner U.A., Badt D, Binder J., Bertrams Т., Brodde A., Lunau Ch., Neddermeyer H., Hanbucken M. Photoemission and scanning tunneling microscopy on K/Si(100) // Surf. Sci.- 1992,- V. 277.- P 207-219.

100. Elliott S.D., Bates S.P. Energetically accessible reconstructions along interstitial rows on the rutile (110) surface // Phys. Chem. Chem. Phys 2001 - V. 3.- P. 1954-1957.

101. Ellis D.E. Application of diophantine integration to Hartree-Fock and configuration interaction calculations // Int. J. Quant. Chem. S.- 1968.- V. 2.- P. 35-42.

102. Ellis D.E., Painter G.S. Discrete variational method for the energy band problem with general crystal potential // Phys. Rev. В 1970. V. 2, N. 8 - P. 2887-2894.

103. Engel E., Vosko S.H. Fourth-order gradient corrections to the exchange-only energy functional: Importance of V2n contributions // Phys. Rev. В 1994.- V. 50, N. 15.-P. 10498-10505.

104. Essmann U., Perera L., Berkowitz M.L., Darden Т., Lee H., Pedersen L.G. The smooth particle mesh ewald method // J. Chem. Phys 1995 - V. 103 - P. 8577-8593.

105. Evans M.M.R., Nogami J. Indium and gallium on Si(001): A closer look at the parallel dimer structure // Phys. Rev. В 1999 - V. 59, N. 11- P. 7644-7648.

106. Ewald P. Die Berechnung optischer und elektrostatischer Gitterpotentiale // Ann. Phys.- 1921- V. 64.- P. 253-287.

107. Fahmi A., Minot C., Silvi В., Causd M. Theoretical analysis of the structures of titanium dioxide crystals // Phys. Rev. В 1993 - V. 47, N. 18 - P. 11717-11724.

108. Feuchtwang Т.Е., Cutler P.H., Miskovsky N.M. A theory of vacuum tunneling microscopy // Phys. Lett. A 1983.- V. 99, N. 4.- P. 167-171.

109. Fischer S., Munz A.W., Schierbaum K., Gopel W. The geometric structure of the intrinsic defects at Ti02(110) surfaces: an STM study // Surf. Sci.- 1995 V. 337-P. 17-30

110. Fock V.A. Naherungsmethode zur Losung des quantenmechanibchen Mehrkorperprob-lerns // Zs. Phys.- 1930.- V 61, N. 1-2 P. 126-148

111. Fntsch J., Page J.В., Schmidt K.E , Adams G.B First-principles local-orbital study of the boron-induced reconstruction of Si(OOl) // Phys. Rev. В 1998 - V. 57, N. 16-P. 9745-9756.

112. Fuchs M., Scheffler M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory // Comput. Phys. Commun.-1999.- V. 119- P. 67-98.

113. Gale J.D. GULP: A computer program for the symmetry-adapted simulation of solids // J. Chem. Soc. Faraday Trans.- 1997.- V. 93, N. 4.- P. 629-637.

114. Gan S., Liang Y., Baer D.R. Interplay between step anisotropy and surface phase transformation on ТЮ2(П0) // Phys. Rev. В 2001.- V. 63, N. 12 - P. 121401-1121401-4.

115. Gandolfo D., Ruiz J., Thibaudau F., Zagrebnov V.A. Cooperative phenomenon in B/Si(lll) segregation // Europhys. Lett.- 1995.- V. 30, N. 3 P. 145-150.

116. Gay S.C.A., Jenkins S.J., Srivastava G.P. Comparative ab initio pseudopotential studies of (2x1) group V overlayers on Si(001) 11 J. Phys.: Cond. Matt 1998-V. 10 - P. 7751-7768.

117. Gelius U., Electron Spectroscopy. Ed.: Shirley D.A.— Amsterdam, 1972.- 311 p.

118. Gheber L. A., Gorodetsky G., Voltera V. Studies of sub-micron gold islands on silicon by STM // Thin Solid Films 1994.- V. 238 - P. 1-3.

119. Glassford K.M., Chelikowsky J.R. Structural and electronic properties of titanium dioxide // Phys. Rev. В 1992.- V. 46, N. 3 - P. 1284-1298.

120. Goniakowski J., Holender J.M., Kantorovich L. N., Gillan М.Л., White J.A. Influence of gradient corrections on the bulk and surface properties of T1O2 and S11O2 // Phys. Rev. В 1996.- V. 53, N. 23.-P. 957-960.

121. Gonze X., Stumpf R., Scheffler M. Analysis of separable potentials // Phys. Rev. В -1991.- V. 44, N. 16 P. 8503-8513.

122. Green A.K., Bauer G. Formation, structure, and orientation of gold silicide on gold surfaces // J. Appl. Phys.- 1976.- V. 47, N. 4- P. 1284-1291.

123. Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry of the elements.— Oxford: Pergamon Press, 1984 1368 p.

124. Griiner G. Density waves in solids.— Reading: Addison-Wesley Publishing Company, 1994.- 288 p.

125. Gunnarsson O., Lundqvist B.I. Exchange and correlation in atoms, molecules and solids by the spin-density-functional formalism // Phys. Rev. В 1976.- V. 13, N. 10.-P. 4274-4298.

126. Halgren T.A., Lipscomb W.N. Self-consistent-field wavefunctions for complex molecules — approximation of partial retention of diatomic differential overlap //J. Chem. Phys.- 1973 V. 58, N. 4 - P. 1569-1591.

127. Hamann D.R. Generalized norm-conserving pseudopotentials // Phys. Rev. В 1989-V. 40, N. 5.- P. 2980-2987.

128. Hamann D.R., Schliiter M., Chiang C. Norm-conserving pseudopotentials // Phys. Rev. Lett 1979.- V. 43, N. 20 - P. 1494-1497.

129. Hamers R.J. Effects of coverage on the geometry and electronic structure of A1 overlayers on Si(lll) // Phys Rev. В 1989 - V. 40, N. 3.- P. 1657-1671.

130. Hamers R J , Demuth J.E. Electronic structure of localized Si danghng-bond defects by tunneling spectroscopy // Phys. Rev. Lett 1988 - V. 60, N. 24 - P. 2527-2530.

131. Hamers R.J., Wang Y., Shan J. Atomic-level spatial distributions of dopants on silicon surfaces: toward a microscopic understanding of surface chemical reactivity // Appl. Surf. Sci 1996.- V 107 - P. 25-34.

132. Hansson G.V., Bachrach R Z., Bauer R.S., Chiaradia P. New models for metal-induced reconstructions on Si(lll) // Phys. Rev. Lett 1981- V. 46, N. 15 - P. 1033-1037.

133. Harrison N. M., Wang X. G., Muscat J., Scheffler M. The influence of soft vibrational modes on our understanding of oxide surface structure // Faraday Discuss.- 1999.-V. 114.- P. 305-312.

134. Hartree D.R. The wave mechanics of an atom with a non-Coulomb central field. Part I. Theory and methods // Proc. Camb. Phil. Soc- 1928 V. 24.- P. 89-110.

135. Ha&an M.-A., Radnoczi G., Sundgren J.-E., Hansson G.H. Epitaxial growth of A1 oil Si by thermal evaporation in ultra- high vacuum: growth on Si(100)2 x 1 single and double domain surfaces at room temperature // Surf. Sci.- 1990.- V. 236.- P. 53-76.

136. Hasunuma R., Komeda Т., Tokumoto H. Electric properties of nanoscale contacts on Si(lll) surfaces // Appl. Surf. Sci.- 1998.- V. 130-132.- P. 84-89.

137. Headrick R.L., Robinson I.K., Vlieg E., Feldman L.C. Structure determination of Si(lll):B(\/3x\/3)fl30o surface. Subsurface substitutional doping // Phys Rev. Lett.-1989.- V. 63, N. 12.- P. 1253-1256.

138. Hebenstreit E.L.D., Hebenstreit W., Geisler H., Ventrice Jr. C. A., Diebold U. Bulk-defect dependent adsorption on a metal oxide surface: S/Ti02(110) // Surf. Sci.— 2001.- V. 486.- P. L467-L474.

139. Hedin L., Lundqvist B.I. Explicit local exchange-correlation potentials //J. Phys. С 1971.- V. 4, N. 14.- P. 2064-2084.

140. Heine V. Theory of surface states // Phys. Rev 1965 - V. 138, N. 6A - P. A1689-A1696.

141. Henderson M.A. A surface perspective on self-diffusion in rutile TiO^ // Surf. Sci.-1999 V. 419 - P. 174-187.151 . Hcnrich V. E., Cox P. A. The surface science of metal oxides.— Cambridge, Cambridge University Press, 1994.— 465 p.

142. Herman F., Van Dyke J.P., Ortcnburger I.B. Improved statistical exchange approximation for inhomogeneous many-electron systems // Phys. Rev. Lett.- 1969.- V. 22, N. 16- P. 807-811.

143. Herring С. A new method for calculating wave functions in crystals // Phys. Rev.-1940- V. 57, N. 12.- P. 1169-1178.

144. Hibino H., Ogino T. Exchange between group-Ill (В, Al, Ga, In) and Si atoms on Si(lll)V3 x y/3 surfaces // Phys. Rev. В 1996.- V. 54, N. 8.- P. 5763-5768

145. Hiraki A. A model on the mechanism of room temperature interfacial intermixing reaction in various metal-semiconductor couples: what triggers the reaction? // J. Electrochem. Soc 1980.- V. 127, N. 12.- P. 2662-2665.

146. Hirayama H., Tatsumi Т., Aizaki N. Reflection high energy electron diffraction and Auger electron spectroscopic study on B/Si(lll) surfaces // Surf. Sci 1988.- V. 193.-P. L47-L52.

147. Hirose F., Sakamoto H. Thermal desorption of surface phosphorus on Si(100) surfaces // Surf. Sci.- 1999.- V. 430 P. L540-L545.

148. Hofmann S., Erlewein J. A model of the kinetics and equilibria of surface segregation in the monolayer regime // Surf. Sci.- 1978 V. 77 - P. 591-602.

149. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous electron gas // Phys. Rev 1964 - V. 136, N. 3.- P. 864-871.

150. Horio Y. Structural study of Al deposited surface on Si(lll)\/3 x y/3-A\ // Appl. Surf. Sci 2001 - V. 169-170 - P. 104-108.

151. Huang H., Tong S.Y., Quinn J., Jona F. Atomic structure of Si(lll)(\/3 x %/з)Д30°-В by dynamical low-energy electron diffraction // Phys. Rev. В 1990.- V. 41, N. 5.-P. 3276-3278.

152. Huang H., Tong S.Y., Yang W.S., Shih H.D., Jona F. Atomic structure of Si(lll)-(v/3 x \/3)i?30o—Al studied by dynamical low-energy electron diffraction // Phys. Rev. В 1990 - V. 42, N. 12.- P. 7483-7486.

153. Ide Т., Nishimori Т., Ichinokawa T. Surface structures of Si(100)-Al phases // Surf. Sci.- 1989.- V. 209.- P. 335-344.

154. Ihm J., Cohen M.L (2 x 1) reconstructed Si(001) surface. Self-consistent calculations of dirner models // Phys. Rev. В 1980.- V. 21, N. 10.- P. 4592-4599.

155. Isaak D.G., Carnes J.D., Anderson O.L., Cynn H., Hake E. Elasticity of T1O2 rutile to 1800 К // Phys. Chem. Miner 1998.- V. 26, N. 1- P. 31-43.

156. Iwami M., Terada T , Tochihara H., Kubota M., Murata Y. Alloyed interface formation in the Au-Si(lll)2 x 1 system studied by photoemission spectroscopy // Surf.Sci.-1988 V. 194, N. 1-2 - P. 115-126.

157. Jackson R.A., Catlow C.R.A. Computer simulation studies of zeolite structure // Mol. Simul 1988 - V. 1- P. 207-224.

158. Johansson L.S.O., Diiteineyer Т., Duda L., Reihl B. Electronic structure of the Rb-adsorbed Si(100)2xl surface studied by direct and inverse angle-resolved photoemission // Phys. Rev. В 1998 - V. 58, N. 8 - P. 5001-5006.

159. Johnson K.H. Scattered wave theory of chemical bond // Adv. Quant. Chem.- 1973.-V. 7 P. 143-185.

160. Johnson K.H., Smith jun. F.C. Cluster wave approach to the electronic structure of complex molecules and solids // Phys. Rev. Lett 1970 - V. 24, N. 4 - P. 139-142.

161. Jones D.E., Pelz J.P., Hong Y., Bauer E., Tsong I.S.T. Striped phase and temperature dependent step shape transition on highly B-doped Si(001)-(2xl) surfaces // Phys. Rev. Lett 1996 - V. 77, N. 2 - P. 330-333.

162. Juan Y.-M., Kaxiras E. Application of gradient corrections to density functional theory for atoms and solids // Phys. Rev. В 1993 - V. 48, N. 20 - P. 14944-14952.

163. Kaxiras E., Pandey K.C., Himpsel F.J., Tromp R.M. Electronic states due to surface doping: Si(lll)\/3 x \/3-B // Phys. Rev. В 1990 - V. 41, N. 2.- P. 1262-1265.

164. Kelly M.K., Margaritondo G., Papagno L., Lapeyre G.J. Direct picture of the local electronic structure during the Si(l 11)7 x 7-A1 Schottky-barrier formation process // Phys. Rev. В 1986 - V. 34, N. 8.- P. 6011-6013.

165. Kerker G.P. Non-singular atomic pseudopotentials for solid state applications // J. Phys. С 1980.- V. 13 - P. L189-L194

166. Kinosliita Т., Kono S., Sagawa T. Angle-resolved ultraviolet-photoelectron-spectrosco-py study of the Si(lll)\/3 x \/3-Al surface // Phys. Rev. В 1985.- V. 32, N. 4-P. 2714-2716

167. Kishida M., Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Nibhida A , Murata Y., Okado H., Katayama M., Oura K. Tl overlayers on Si(100) and their self-assembly induced by STM tip // Appl. Surf. Sci.- 2004.- V. 237.- P. 110-114.

168. Kleinman L., Bylander D.M. Efficacious form for model pseudopotentials // Phys. Rev. Lett 1982 - V. 48, N. 20.- P. 1425-1428.

169. Ко Y.-.J., Chang K.J., Yi J.-Y. Atomic structure of Na-adsorbed Si(100) surfaces // Phys. Rev. В 1995.- V. 51, N. 7.- P. 4329-4335.

170. Kohn W., Rostoker N. Solution of the Schrodinger equation in periodic lattices with an application to metallic Lithium // Phys. Rev 1954 - V. 94, N. 5 - P. 1111-1120.

171. Kohn W., Sham L.J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects // Phys. Rev. A 1965.- V. 140, N. 4.- P. 1133-1137.

172. Komeda Т., Nishioka Y. Atomic structure of segregated boron on Si(001) surface: scanning tunneling microscopy and cluster model calculation study // Surf. Sci.- 1998.-V. 405 P. 38-45.

173. Korling M., Haglund J. Cohesive and electronic properties of transition metals: The generalized gradient approximation // Phys. Rev. В 1992 - V. 45, N. 23 - P. 13293— 13297.

174. Korobtsov V.V., Lifshits V.G., Zotov A.V. Formation of Si(lll)\/3 x уД-В and Si epitaxy on Si(lll)v/3x уД-В: LEED-AES study // Surf. Sci 1988 - V. 195 - P. 466474.

175. Korringa J. On the calculation of a Bloch wave in a metal // Physica 1947.- V. 13.-P. 392-404.

176. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G. Formation of the ordered array of A1 magic clusters on Si(lll)7x7 // Phys. Rev. В 2002 - V. 66, N. 16.- P. 165401-1-165401-4.

177. Kresse G., Furthrnuller J. Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set // Phys. Rev. В 1996.- V. 54, N. 16 - P. 1116911186.

178. Kumagai Y., Ishimoto K., Mori R., Hasegawa F. Temperature dependence of boron adsorption during HBO2 irradiation on Si(lll) surface evaluated by reflection high-energy electron diffraction // Jpn. J. Appl. Phys 1994 - V. 33, N. 1A.- P. L1-L4.

179. Kurtin S., McGill T.C., Mead C.A. Fundamental transition in electronic nature of solid // Phys. Rev. Lett 1969 - V. 22, N. 26.- P. 1433-1442.

180. Kutzler F.W., Painter G.S. Interconfigurational energies in transition-metal atoms using gradient-corrected density-functional theory // Phys. Rev. В 1991.- V. 43, N. 9 - P. 6865-6872.

181. Kuyanov I.A., Lacks D.J., Diebold U. Dynamics of the ТЮг(ПО) surface and step: Onset of defects in the ordered structure // Phys. Rev. В 2003. V. 68, N. 23-P. 233404-1-233404-4

182. Lander J.J., Morrison J. Surface reaction of silicon with aluminum and with indium // Surf. Sci.- 1964 V. 2 - P. 553-565.

183. Lang N.D. Density-functional studies of metal surfaces and metal adsorbate systems // Surf. Sci.- 1994 V. 299-300.- P. 284-237.

184. Lang N.D., Kohn W. Theory of metal surfaces, charge density and surface energy // Phys Rev. В 1970. V. 1, N. 12 - P. 4555-4568

185. Lang N.D., Kohn W. Theory of metal surfaces: work function // Phys. Rev. В 1971. V. 1, N. 4.- P. 1215-1223.

186. Langel W. Car-Parinello simulation of H20 dissociation on rutile // Surf. Sci.- 2002.-V. 496 P. 141-150.

187. Langreth D.C., Mehl M.J. Beyond the local-density approximation in calculations of ground-state electronic properties // Phys. Rev. В 1983 - V. 28, N. 4 - P. 1809-1834.

188. Lee S.S., Song H.J., Kim N.D., Chung J.W., Kong K., Ahn D., Yi H., Yu B.D., Tochihara H. Structural and electronic properties of thallium overlayers on the Si(lll)-7x7 surface // Phys. Rev. В 2002.- V. 66, N. 23 - P. 233312-1-233312-4.

189. LeGoues F.K , Krakow W., Ho P.S. Atomic structure of the epitaxial Al-Si interface // Phil. Mag. A 1986 - V. 53, N. 6.- P. 833-841.

190. Leung T.C., Chan C.T., Harmon B.N. Ground-state properties of Fe, Co, Ni, and their monoxides: Results of the generalized gradient approximation // Phys. Rev. В -1991- V. 44, N. 7 P. 2923-2927.

191. Ley L., Kowalczyk S., Pollak R., Shirley D.A. X-ray photoemission spectra of crystalline and amorphous Si and Ge valence bands // Phys. Rev. Lett.- 1972.- V. 29, N. 16 P. 1088-109.

192. Li G., Rabii S. Ab initio structural study of the silicon/nickel disilicide interfaces // Phys Rev. В 1994. V. 49, N. 4 - P. 2927-2930.

193. Li M., Hebenstreit W., Diebold U. Morphology change of oxygen-restructured Ti02(110) surfaces by UHV annealing: Formation of a low-temperature (1x2) structure // Phys. Rev. В 2000.- V. 61, N. 7.- P. 4926-4933

194. Li M., Hebenstreit W., Diebold U. Oxygen-induced restructuring of rutile ТКЭДПО) surface // Surf. Sci.- 1998 V. 414 - P. L951-L959.

195. Lifshits V.G., Saranin A.A., Zotov A.V. Surface Phases on Silicon: Preparation, structures and properties.— Chichester: John Wiley & Sons, 1994.— 448 p.

196. Lin C.C., Segel L.A. Mathematics applied to deterministic problems in the natural sciences — Macmillan, New York, 1974.— 609 p.

197. Lindaii P.J.D., Harrison N.M., Gillan M.J., White J.A. First-principles spin-polarized calculations on the reduced and reconstructed ТЮгЩО) surface // Phys. Rev. В -1997 V. 55, N. 23.-P. 15919-15927.

198. Loucks T.L. Augmented plane wave method.— New York: Benjamin, 1967.— 155 p.

199. Louie S.G., Chelikowsky J.R., Cohen M.L. Ionicity and the theory of Schottky barriers // Phys. Rev. В 1977 - V. 15, N. 4 - P. 2154-2162.

200. Louie S.G., Cohen M.L. Electronic structure of a metal semiconductor interface // Phys. Rev. В - 1976 - V. 13, N. 6.- P. 2461-2469.

201. Lutrus C.K., Oshiro Т., Hagen D.E., Suck Salk S.H. Simulation of bulk silicon crystals and Si(lll) surfaces with application to a study of fluorine coverage of the surfaces // Phys. Rev. В.- 1993.- V. 48, N. 20.- P. 15086-15091.

202. Lyo I.-W., Avouris Ph. Negative differential resistance on the atomic scale: Implication for atomic scale devices // Science 1989 - V. 245 - P. 1369-1371.

203. Lyo I.-W., Kaxiras E., Avouris Ph. Adsorption of boron on Si(lll): Its effect on surface electronic states and reconstruction // Phys. Rev. Lett 1989.- V. 63, N. 12.- P. 12611264.

204. Ma S.-K., Brueckner K.A. Correlation energy of an electron gas with a slowly varying high density // Phys. Rev.- 1968 V. 165, N. 1.- P. 18-31.

205. Mattheiss L.F. Fermi surface in tungsten // Phys. Rev 1965 - V. 139, N. 6A-P. A1893-A1904.

206. Mazzone A.M. Boron segregation on a vicinal Si(100) surface // Coinp. Mat. Sci -2001 V. 22, N. 3-4 - P. 213-220.

207. McCarty К F., Bartelt N.C Role of hulk thermal defects in the reconstruction dynamics of the Ti02(110) surface // Phys Rev. Lett 2003.- V. 90, N. 4 - P. 0461041-046104-4.

208. McLean A.B., Terminello L.J., Himpsel F.J. Electronic structure of Si(lll)-B(\/3 x \/3)Л30° studied by Si 2p and В Is core-level photoelectron spectroscopy // Phys. Rev. В 1990.- V. 41, N. 11.- P. 7694-7700.

209. McLean D. Grain boundaries in metals.— Oxford: Clarendon Press, 1957.— 116 p.

210. Meade R.D., Vanderbild D. Adatoms on Si(lll) and Ge(lll) surfaces // Phys. Rev. В 1989 - V. 40, N. 6 - P. 3905-3913.

211. Melius C.F., Goddard III W.A. Ab initio effective potentials for use in molecular quantum mechanics // Phys. Rev. A 1974 - V. 10, N. 5 - P. 1528-1540.

212. Mitas L., Grossman J.C., Stich I., Tobik J. Silicon clusters of intermediate size: Energetics, dynamics, and thermal effects // Phys. Rev. Lett 2000.- V. 84, N. 7.-P. 1481-1484.

213. Miura Y., Fujieda S., Hirose K. Different Ferini-level pinning positions between epitaxial and rotational Al/Si interfaces // Phys. Rev. В 1994 - V. 50, N. 7 - P. 4893-4896.

214. Miyake K., Hata K., Shigekawa H., Yoshizaki R., Abe Т., Ozawa Т., Nagamura T. STM study of Si(lll)\/3 x \/3-R30o-B surface structure formed by HB02 irradiation // Appl. Surf. Sci.- 1996.- V. 107.- P. 63-67.

215. Monch W. Metal-semiconductor contacts: electronic properties // Surf. Sci 1994.-V. 299-300.- P. 928-944.

216. Moll N., Scheffler M., Pehlke E. Influence of surface stress on the equilibrium shape of strained quantum dots // Phys. Rev. В 1998 - V. 58, N. 8 - P 4566-4571.

217. Molodtsov S.L., Laubschat С, Kaindl G., Shikin A.M., Adamchuk V.K. Formation and chemical structure of the Au/Si(lll) interface // Phys. Rev. В 1991.- V. 44, N. 16.- P. 8850-8857.

218. Mott N.F. Note on the contact between a metal and an insulator or semiconductor // Proc. Cambridge Phil. Soc 1938.- V 34 - P. 568-572.

219. Nachtigall P., Jordan K.D., Smith A., Jonsson H. Investigation of the reliability of density functional methods: Reaction and activation energies for Si-Si bond cleavage and H2 elimination from silanes // J. Chem. Phys 1996 - V. 104 - P. 148-158.

220. Newman N., Spicer W.E., Kendelewicz Т., Lindau I. On the Fermi level pinning behavior of metal/III-V semiconductor interfaces // J. Vac. Sci. Technol. В 1986.-V. 4, N. 4.- P. 931-938.

221. Ng K.-O., Vanderbilt D. Structure and apparent topography of Ti02(110) surfaces //Phys. Rev. В 1997.- V. 56, N. 16.- P. 10544-10548.

222. Nielsen J.-F., Im H.-J., Pelz J.P., Krueger M., Borovsky В., Ganz E. Scanning tunneling microscope studies of boron-doped Si(001) // J. Vac. Sci. Technol. A -1999 V. 17, N. 4 - P. 1670-1675.

223. Nishikata K., Murakami K., Yoshimura M., Kawazu A. Structural studies of Al/Si(l 11) surfaces studied by LEED // Surf. Sci.- 1992 V. 269-270.- P. 995-999.

224. Northrup J.E. Si(lll)\/3 x \/3-Al: An adatom-induced reconstruction // Phys. Rev. Lett.- 1984.- V. 53, N. 7.- P. 683-686.

225. Novak D., Garfunkel E., Gustafsson T. Scanning-tunneling-microscopy study of the atomic-scale structure ТЮ2(И0)-(1х1) // Phys. Rev. В -1994- V. 50, N. 7 P. 50005003.

226. Nurminen L., Tavazza F., Landau D.P., Kuronen A., Kaski K. Comparative study of Si(001) surface structure and interatomic potentials in finite-temperature simulations // Phys. Rev. В 2003.- V. 67, N. 3.- P. 035405-1-035405-10.

227. Niitzel J.F., Abstreiter G. Segregation and diffusion on semiconductor surfaces // Phys. Rev. В 1996.- V. 53, N. 20.- P. 13551-13558.

228. Okuno K, Itoh Т., Iwami M., Hiraki A. Presence of critical Au-film thickness for room temperature interfacial reaction between Au(film) and Si(crystal substrate) // Solid State Commun 1980 - V. 34 - P. 493-497.

229. Ong C.K., Chan B.C Surface reconstruction on Si(100) studied by the CNDO method // J. Phys.: Cond. Matt.- 1989.- V. 1.- P. 3931-3938.

230. Onishi H., Iwasawa Y. Dynamic visualization of a metal-oxide-surface/gas-phase reaction: Time-resolved observation by scanning tunneling microscopy at 800 К // Phys. Rev. Lett 1996 - V. 76, N 5.- P. 791-794.

231. Ossicini S. Theoretical approaches to the Schottky barrier problem // Appl. Surf. Sci.-1992 V. 56-58.- P. 290-300.

232. Paxton A.T., Thien-Nga L. Electronic structure of reduced titanium dioxide // Phys. Rev. В 1998.- V. 57, N. 3 - P. 1579-1584.

233. Payne M.C., Teter M.P., Allan D.C., Arias T.A., Joannopoulos J.D. Iterative minimization techniques for ab initio total-energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients // Rev. Mod. Phys 1992 - V. 64, N. 4 - P. 1045-1097.

234. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple // Phys. Rev. Lett.- 1996 V. 77, N. 18 - P. 3865-3868.

235. Perdew J.P., Langreth D.C. The exchange-correlation energy of a metallic surface // Solid St. Coinrnun.- 1975 V. 17, N. 11.- P. 1425-1429.

236. Perdew J.P., Wang Y. Accurate and simple density functional for the electronic exchange energy: Generalized gradient approximation // Phys. Rev. В 1986.- V. 33, N. 12 - P. 8800-8802.

237. Perdew J.P., Zunger A. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems // Phys. Rev. В 1981- V. 23, N. 4 - P. 5048-5079.

238. Petersen H.G., Soelvason D., Perrarn J.W., Smith E.R. The very fast multipole method // J. Chem. Phys 1994 - V. 101, N 10- P. 8870-8876.

239. Phillips J.C., Kleinman L. New method for calculating wave function in crystals // Phys. Rev 1959.- V. 116, N. 2.- P. 287-294.

240. Plass R., Marks L.D UHV transmission electron microscopy structure determination of the Si(lll)-(\/3 x \/3)R30°Au surface // Surf. Sci 1995.- V. 342.- P. 233-249.

241. Poplc J A., Beveridge D.L Approximate molecular orbital theory.— New York, McGraw-Hill, 1970.- 214 p.

242. Pople J.A., Santry D.P., Segal G.A. Approximate self-consistent molecular orbital theory I. Invariant procedures // J. Chein. Phys 1965 - V 43 - P. 129-135.

243. Pople J.A., Segal G.A. Approximate self-consistent molecular orbital theory II. Calculations with complete neglect of differential overlap //J. Chem. Phys.- 1965.-V. 43.- P. 136-149.

244. Purton J., Bullett D.W., Oliver P.M., Parker S.C. Electronic structure and atomistic simulations of the ideal and defective surfaces of rutile // Surf. Sci.- 1995 V. 336.-P. 166-180.

245. Radny M.W., Smith P.V. An ab initio Hartree-Fock study of the B/Si(001)2 x 1 adsorption system // Vacuum 1995 - V. 46, N. 5/6 - P. 419-423.

246. Ramamoorthy M., Briggs E.L., Bernholc J. Chemical trends in impurity incorporation into Si(100) // Phys. Rev. Lett 1998 - V. 81, N. 8.- P. 1642-1645.

247. Ramamoorthy M., King-Smith R.D., Vanderbilt D. Defects on ТЮ2(1Ю) surfaces // Phys. Rev. В 1994 - V. 49, N. 11- P. 7709-7715.

248. Ramamoorthy M., Vanderbilt D., King-Smith R.D. First-principles calculations of the energetics of stoichiometric Ti02 surfaces // Phys. Rev. В 1994.- V. 49, N. 23.-P. 16721-16727.

249. Ramstad A., Brocks G., Kelly P.J. Theoretical study of the Si(100) surface reconstruction // Phys. Rev. В 1995 - V. 51, N. 20.- P. 14504-14523.

250. Rappe A.K., Goddard III W.A Charge equilibration for molecular-dynamics simulations // J. Phys. Chem.- 1991- V. 95, N. 8.- P. 3358-3363.

251. Redondo A., Goddard III W.A., McGill T.C. Mott insulator model of the Si(lll)-(2xl) surface // J. Vac. Sci. Technol.- 1982.- V. 21, N. 2.- P. 649-654.

252. Redondo A., Goddard III W.A., McGill T.C., Surratt G.T. Relaxation of (111) silicon surface atoms from studies of Si^Hg clusters // Solid State Coinmim.- 1978.- V. 20.-P. 733-736.

253. Reinhardt P., Неб В A Electronic and geometrical structure of rutile surfaces // Phys. Rev. В 1994 - V. 50, N. 16.- P. 12015-12024

254. Roothaan C.C J. New development in molecular orbit theory // Rev. Mod. Phys -1951- V. 23, N. 2 P. 69-89.

255. Salvan F., Humbert A., Dumas P., Thibaudau F. Scanning tunneling microscopy (STM) of semiconductor surfaces and metal-semiconductor interfaces // Ann. Phys. Fr 1988.- V. 13, N. 3.- P. 133-152.

256. Samsonov G.V. The Oxide Handbook New York, IFI/Plenum Press, 1982 - 480 p.

257. Saranin A.A., Kotlyar V.G., Zotov A.V., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Lifshits V.G. Structure of domain walls in Al/Si(lll) 7-phase // Surf. Sci 2002 - V. 517-P.151-156.

258. Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Kuyanov I.A., Kasyanova T.V., Nishida A., Kishida M., Murata Y., Okado H., Katayama M., Oura K. Growth of thallium over layers on a Si(100) surface // Phys. Rev. В 2005 - V. 71, N. 3 - P. 035312-1035312-9.

259. Schaub R., Wahlstrom E., R0nnau A., Laigsgaard E., Stensgaard I., Besenbacher F. Oxygen-mediated diffusion of oxygen vacancies on the ТЮг(110) surface // Science -2003 V. 299.- P. 377-379.

260. Schelling P.K., Yu N., Halley J.W. Self-consistent tight-binding atomic-relaxation model of titanium dioxide // Phys. Rev. В 1998 - V. 58, N. 3 - P. 1279-1293

261. Schliiter M., Chelicowsky J.R., Louie S.G., Cohen M.L. Self-consistent pseudopoten-tial calculations for Si(lll) surfaces. Unreconstructed (lxl) and reconstructed (2x1) model structures // Phys. Rev. В 1975. V. 12, N. 10- P. 4200-4214.

262. Seong H., Lewis L.J. First-principles study of the structure and energetics of neutral divacancies in silicon // Phys. Rev. В 1996 - V. 53, N. 15 - P. 9791-9796.

263. Sham L.J., Kohn W. One-particle properties of an inhomogeneous interacting electron gas // Phys. Rev.- 1966.- V. 145, N. 2.- P. 561-567.

264. Shannon J.M. Control of Schottky barrier height using highly doped surface layers // Solid St. Electron 1976.- V. 19, N. 6-A - P. 537-543.

265. Shannon J.M. Increasing the effective height of a Schottky barrier using low energy ion implantation // Appl. Phys. Lett 1974 - V. 25, N. 1- P. 75-77.

266. Shen T.-C., Wang C., Lyding J. W., Tucker J. R. STM study of surface reconstructions of Si(lll):B // Phys. Rev. В 1994 - V. 50, N. 11- P. 7453-7460.

267. Shi H.Q., Radny M.W., Smith P.V. Boron segregation on the Si(lll)\/3 x \/ЗЯЗО°-В surface // Surf. Rev. Lett.- 2003 V. 10, N. 2&3 - P. 201-205.

268. Shi H.Q., Radny M.W., Smith P.V. Electronic structure of the Si(lll)N/3x \/ЗЯЗО°-В surface // Phys. Rev. В 2002.- V. 66, N. 8.- P. 085329-1-085329-8.

269. Shimomura M., Sanada N., Fukuda Y., Moller P.J. Highly site-selective adsorption of trimethylphospine on Si(lll)-(7x7) surfaces studies by scanning tunneling microscopy (STM) // Surf. Sci.- 1995.- V. 341.- P. L1061-L1064.

270. Singh D.J., Ashkenazi J. Magnetism with generalized-gradient-approximation density functionals // Phys. Rev. В 1992.- V. 46, N. 18.- P. 11570-11577.

271. Slater J.C. Notes on Hartree's method // Phys. Rev.- 1930 V 35, N. 2 - P. 210-211.

272. Slater J.C Wave functions in a periodic potential // Phys. Rev 1937 - V. 51, N. 10 -P. 846-851.

273. Smit G.D J , Rogge S , Klapwijk T.M. Enhanced tunneling across nanometer-scale metal-semiconductor interfaces // Appl. Phys. Lett 2002 - V. 80, N. 14 - P. 2568-2570.

274. Song K.M., Ray А К Ab initio study of cesium chemisorption on the GaAs(llO) surface // Phys. Rev. В 1994 - V. 50, N. 19 - P. 14255-14266.

275. Spicer W.E., Newman N., Kendelewicz Т., Petro W.G., Williams M.D., McCants C.E., Lindau I. Experimental results examining various models of Schottky barrier formation on GaAs // J. Vac. Sci. Technol. В 1985 - V. 3, N. 4 - P. 1178-1183.

276. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semi-empirical methods I. Method // J. Comput. Chem- 1989 V. 10 - P. 209-220.

277. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semi-empirical methods II. Applications // J. Comput. Chem.- 1989.- V. 10 P. 221-264.

278. Stillinger F.H., Weber T.A. Computer simulation of local order in condensed phases of silicon // Phys. Rev. В 1985 - V. 31, N. 8.- P. 5262-5271.

279. Sugiyama К., ТакёисЫ Y. The crystal-structure of rutile as a function of temperature up to 1600°C // Z. Kristallogr.- 1991- V. 194, N. 3-4.- P. 305-313.

280. Swamy V., Gale J.D., Dubrovinsky L. S. Atomistic simulation of the crystal structures and bulk moduli of Ti02 polymorphs // J. Phys. Chem. Solids 2001 - V. 62-P. 887-895.

281. Taboryski R., Geim A.K., Persson M., Lindelof P.E. Nonlinear conductance at small driving voltages in quantum point contacts // Phys. Rev. В 1994 - V. 49, N. 11.-P. 7813-7816.

282. Tasker P.W. The stability of ionic crystal surfaces // J. Phys C: Solid State Phys-1979.- V. 12.- P. 4977-4984.

283. Terasa R., Albert M., Bartha J.W., Roessler Т., Abrarnov A.S., Kosarev A.I., Kudu-yarova V K., Vinogradov A. Alternative phosphorus-doped amorphous silicoii using trimethylphosphine diluted in hydrogen // Thin Solid Films 2003 - V. 427 - P. 270273.

284. Tersoff J. New empirical model for the structural properties of silicon // Phys. Rev. Lett.- 1986 V. 56, N. 6 - P. 632-635.

285. Tersoff J. Recent models of the Schottky barrier formation //J. Vac. Sci. Technol. В 1985.- V. 3, N. 4.- P. 1157-1161.

286. Tersoff J. Schottky barrier heights and the continuum of gap states // Phys. Rev. Lett 1984- V. 52, N. 6 - P. 465-468.

287. Thanailakis A. Contacts between metals and atomically clean silicon // J. Phys. C: Solid State Phys 1975 - V. 8 - P 655-668.

288. Thibaudau F., Roge T.P., Mathiez Ph., Dumas Ph., Salvan F. Cooperative segregation of boron at Si(lll) // Europhys. Lett 1994 - V. 25, N. 5 - P. 353-356.

289. Thiel W., Voityuk A. Extension of MNDO to d-orbitals — parameters and results for the 2nd row elements and for the zinc group //J. Phys. Chem.- 1996 V. 100.-P. 616-629.

290. Troullier N., Martins J.L. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations // Phys Rev. В 1991- V. 43, N. 3 - P. 1993-2006.

291. Tsuge H., Arai M., FujiwaraT. Atomic structure of Si(lll)-(\/3x v/3)fl30°-Al studied by first-principles molecular dynamics // Japan. J. Appl. Phys 1991.- V. 30, N. 9A.-P. L1583-L1585.

292. Tsukada M., Kobayashi K., Shima N., Isshiki N. Scanning tunneling microscopy/scanning tunneling spectroscopy simulation of Si(lll)\/3 x \/3~B surfacc // J. Vac. Sci. Technol. В 1991.- V. 9, N. 2.- P. 492-494

293. Tu K.N. Selective growth of metal-rich silicide of near-noble metals // Appl. Phys. Lett.- 1975.- V. 27, N. 4. P 221-224.

294. Tung R.T. Schottky-barrier formation at single-crystal metal-semiconductor interfaces // Phys. Rev. Lett.- 1984 V. 52, N. 6 - P. 461-464.

295. Uhrberg R.I.G., Northrup J.E., Biegelsen D.K., Bringans R.D., Swartz L.E. Atomic structure of the metastable c(4 x 4) reconstruction of Si(100) // Phys. Rev. В 1992-V. 46, N. 16.- P. 10251-10256.

296. Ushio J., Nakagawa K., Miyao M., Maruizumi T. Surface segregation behavior of B, Ga, and Sb during Si MBE: Calculations using a first-principles method // Phys. Rev. В 1998.- V. 58, N. 7.- P. 3932-3936.

297. Vanderbilt D. Absence of large compressive stress on Si(lll) // Phys. Rev. Lett.-1987 V. 59, N. 13 - P. 1456-1459.

298. Verlet L. Computer experiments on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lenard-Jones molecules // Phys. Rev 1967 - V. 159 - P. 98-103.

299. Visikovskiy A., Mizuno S., Tochihara H. Structure of the Si(001)-(2x2)-Tl phase at 0.5 monolayer coverage // Phys. Rev. В 2005 - V. 71, N. 24.- P. 245407-1-245407-6.

300. Vitali L., Ramsey M.G., Netzer F. Substitutional geometry and strain effects in overlayers of phosphorus on Si(lll) // Phys. Rev. В 1998.- V. 57, N. 24 - P. 15376-15384.

301. Vogtenhuber D., Podloucky R., Neckel A., Steinernann S.G., Freeman A.J. Electronic structure and relaxed geometry of the Ti02 rutile (110) surface // Phys. Rev. В -1994 V. 49, N. 3.- P. 2099-2103.

302. Vogtenhuber D., Podloucky R., Redinger J., Hebenstreit E.L.D., Hebenstreit W., Diebold U. Ab initio and experimental studies of chlorine adsorption on the rutile ТЮ2(1Ю) surface // Phys. Rev. В 2002 - V. 65, N. 12.- P. 125411-1-125411-11.

303. Wagner R S., Ellis W.C. Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth // Appl. Phys Lett.- 1964 V. 4, N. 5.- P. 89-90.

304. Wang S , Radny M.W., Smith P.V. Boron, hydrogen and silicon adatoms on the Si(lll) surface, an ab initio Hartree-Fock/density functional cluster study // J. Phys.: Cond. Matt 1997.- V. 9.- P. 4535-4547.

305. Wang S., Radny M.W., Smith P.V. Mechanisms for the stability of A1 and В adatoms on the Si(lll)s/3 x \/ЗДЗО° surface // Phys. Rev. В 1999 - V. 59, N. 3 - P. 15941597.

306. Wang Y., Chen X., Hamers R.J. Atomic-resolution study of overlayer formation and interfacial mixing in the interaction of phosphorus with Si(001) // Phys. Rev. В -1994.- V. 50, N. 7 P. 4534-4547.

307. Wang Y., Hamers R.J. Boron-induced reconstructions of Si(001) investigated by scanning tunneling microscopy // J. Vac. Sci. Technol. A 1995.- V. 13, N. 3-P. 1431-1437.

308. Wang Y., Hamers R.J., Kaxiras E. Atomic structure and bonding of boron-induced reconstructions on Si(001) // Phys. Rev. Lett 1995 - V. 74, N. 3 - P. 403-406.

309. Wolf E.L. Electron tunneling spectroscopy // Rep. Prog. Phys- 1978- V. 41-P. 1439-1508.

310. Xie J., de Gironcoli S., Baroni S., Scheffler M. Temperature-dependent surface relaxations of Ag(lll) // Phys. Rev. В 1999 - V. 59, N. 2 - P. 970-974.

311. Yeh J.J., Lindau I. Atomic subshell photoionization cross sections and asymmetry parameters: 1 < Z < 103 // Atomic Data and Nuclear Data Tables 1985 - V. 32-P. 1-155.

312. Yeom H.W., Abukawa Т., Nakamura M., Suzuki S., Sato S., Sakamoto K., Sakamoto Т., Kono S. Initial stage growth of In and A1 on a single-domain Si(001)2xl surface // Surf. Sci.- 1995.- V. 341,- P 328-334.

313. Yoshimura M., Takaoka K., Yao Т., Sueyoshi Т., Sato Т., Iwatsuki M. Scanning tunneling microscopy observation of Al-induced reconstructions of the Si(lll) surface. Growth dynamics // J. Vac. Sci. Technol. В 1994 - V 12, N. 4 - P. 2434-2436.

314. Yuhara J., Inoue M., Morita K. Phase transition of the Si(lll)-Au surface from to 5 x 1 structure studied by means of low-energy electron diffraction,

315. Auger electron spectroscopy, and Rutherford backscattering techniques // J. Vac. Sci. Technol. A 1992.- V. 10, N. 2.- P. 334-338.

316. Yu M.L., Meyer&on В S. The adsorption of PH3 on Si(100) and its effect on the coadsorption of SiH4 // J. Vac. Sci. Technol. A 1984 - V. 2, N. 2.- P. 446-449.

317. Zangwill A. Physics at surfaces.— Cambridge: Cambridge University Press, 1988.— 454 p.

318. Zavodinsky V.G., Chukurov E.N., Kuyanov I.A. Computer study of B-Si exchange in the Si(l 11)л/3 x л/3-В surface phase // Phys. Low-Dim. Struct 1998 - N. 3/4-P. 183-190.

319. Zavodinsky V.G., Chukurov E.N., Kuyanov I.A. Energetics of boron in the Si(lll)\/3 x \/3-B surface phase and in subsurface silicon layers // Surf. Rev. Lett.-1999 V. 6, N. 1- P. 127-132.

320. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Cluster modeling of the trimethyl-phosphine adsorption and dissociation on the Si(lll)-7x7 surface // Phys. Low-Dim. Struct.- 1999.- N. 1/2.- P. 145-151.

321. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Computer study of boron arid phosphorus at the Si(100)-2xl surface // Eur. Phys. J. В 1998.- V. 6 - P. 273-276.

322. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Chukurov E.N. Computer study of boron segregation at the Si(100)-2xl and Si(lll)V3 x л/3 surfaces // J. Vac. Sci. Technol. A 1999-V. 17, N. 5.- P. 2709-2712.

323. Zavodinsky V.G., Kuyanov I. A., Chukurov E.N. Energetics of boron and phosphorus as substitutional dopants at the Si(100)-2xl surface // Phys Low-Dim. Struct.- 1998.-N. 9/10.- P. 127-132.

324. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Cluster simulation of A1 and Si deposited layers on Si(100)-2xl surface // Coinp. Mater. Sci.-1998.-V. 11.- P. 138-143.

325. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Electronic states and tunnel current in the W/Si(lll)\/3 x \/3-В system: local density cluster calculation // Phys. Low-Dim. Struct.- 1994.- N. 6 P. 93-99.

326. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Electronic structure and the tunnel current in Al/Si nanoscale system: local density cluster calculations // Phys. Low-Dim. Struct.- 1995.-V. 4/5.- P. 71-79.

327. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Electronic structure of aluminum-silicon quantum wires // Phys. Low-Dim. Struct 1995 - N. 7 - P. 89-93.

328. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Energetics of P-Si and P-P dimcrs on the Si(100)-2xl surface // Appl. Surf. Sci 1999.- V. 141- P. 193-196.

329. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Influence of a tip/sample interaction on scanning tunneling spectroscopy data // Surf. Rev. Lett 1995 - V. 2, N. 2 - P. 219-223.

330. Zavodinsky V.G., Kuyanov I. A. Influence of the P, As, and Ga doping on the electronic structure of the Al/Si interface // Vacuum 1997 - V. 48, N. 3/4 - P. 261-263.

331. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Local-density approximation study of p-Si/rc-Si nanoscale junction // Superlat. and Microstr 1996 - V. 20, N. 2 - P. 187-192.

332. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Nanoscale effects in the electronic structure of the doped silicon // Phys. Low-Dim. Struct 1996.- N. 9/10 - P. 45-53.

333. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Schottky barrier at the Al/Si(lll) doped and double-doped interfaces: A local-density cluster study // Superlat. and Microstr.-1998.-V. 24 P. 55-60.

334. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A. Schottky barrier formation in the Au/Si nanoscale system: A local density approximation study // J. Appl. Phys.- 1997.- V. 81, N. 6.-P. 2715-2719.

335. Zavodinsky V.G., Kuyanov I.A., Zavodinskaya O.M. Monolayers of A1 on the Si(lll) surface: Atomic and electronic structure // Phys. Low-Dim. Struct.- 1997.- N. 5/6.-P. 123-129.

336. Zhu J., dela Rubia T.D., Yang L.H., Mailhiot C., Gilmer G.H. Ab initio pseudopoten-tial calculations of В diffusion and pairing in Si // Phys. Rev. В 1996.- V. 54, N. 7-P. 4741-4747.

337. Zhu Z., Shima N., Tsukada M. Electronic states of Si(100) reconstructed surfaces // Phys. Rev. В 1989.- V. 40, N. 17.- P. 11868-11879.

338. Zunger A., Cohen M.L. Density-functional pseudopotential approach to crystal phase stability and electronic structure // Phys. Rev. Lett.- 1978 V. 41, N. 1- P. 53-56.