Атомные процессы на поверхностях Si при адсорбции Au, Ag, Pb, Cu

Жачук, Руслан Анатольевич

Атомные процессы на поверхностях Si при адсорбции Au, Ag, Pb, Cu тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Жачук, Руслан Анатольевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Атомные процессы на поверхностях Si при адсорбции Au, Ag, Pb, Cu»

Автореферат диссертации на тему "Атомные процессы на поверхностях Si при адсорбции Au, Ag, Pb, Cu"

На правах рукописи

Жачук Руслан Анатольевич

АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ПОВЕРХНОСТЯХ Si

ПРИ АДСОРБЦИИ Аи, Ag, РЬ, Сu

Специальность 01.04.07 (Физика конденсированного состояния)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск-2004

Работа выполнена в Институте физики полупроводников СО РАИ.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Ольшанецкий Борис Зейликович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Латышев Александр Васильевич; доктор физико-математических наук, профессор Мазалов Лев Николаевич.

Ведущая организация: Институт автоматики и

процессов управления ДВО РАН (г. Владивосток)

Защита состоится "25" января 2в05 г. в 15 00 на заседании диссертационного совета К 003.037.01 при Институте физики полупроводников СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 13

С диссертацией можно ознакомился в библиотеке Института физики полупроводников СО РАН.

А втореферат разослан „ декабря 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук, доцент

Ш/

С. И. Чикичев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Физика поверхности полупроводников является научной базой для развития микро- и наноэлектроники, поскольку рост плёночных структур, формирование низкоразмерных объектов со свойствами квантово-размерных систем определяются свойствами поверхности и протекающими на поверхности процессами.

Решение многих задач полупроводниковой электроники связано с использованием атомарно-чистых поверхностей, как, например, в методе эпитаксии из молекулярных пучков. Поэтому исследование структуры и морфологии атомарно-чистых поверхностей полупроводников, реконструкции поверхности, влияния на неё адсорбции инородных атомов, изучение поверхностной диффузии и начальных стадий роста слоев является важной и актуальной задачей.

В данной работе исследовались: формирование наноструктур серебра типа квантовых точек и квантовых проволок на поверхности Si(557), влияние адсорбции атомов Ag и Au на структуру и морфологию вицинальных поверхностей кремния (111), механизмы диффузии атомов Pb и Од вдоль сингулярных граней кремния.

Интерес к адсорбции на вицинальных поверхностях вызван потенциальной возможностью формирования на них квантово-размерных объектов, таких как квантовые проволоки. В то время как современные возможности литографии ограничены созданием элементов размерами менее 50 нанометров, исследуются новые способы создания микроэлектронных устройств, такие как самоорганизация. Одним из перспективных направлений является адсорбция на вицинальных поверхностях. Регулярно расположенные ступени могут изменить механизм роста во время адсорбции. Из-за присутствия потенциального барьера на краях террас, диффузия адатомов сильно анизотропна. Это открывает новые возможности в исследовании явлений самоорганизации, которые ведут к созданию одномерных структур. Для создания таких объектов необходимо иметь ступени без изломов на большой площади образца. Следовательно, необходимо научиться управлять морфологией и структурой вицинальных поверхностей, применяя различные режимы термообработки и адсорбируя различные элементы на поверхности. Например, адсорбция металлов на вицинальных поверхностях кремния при повышенных температурах часто вызывает фасетирование этих поверхностей. Направление пропускаемого через образец тока также может влиять на морфологию поверхности. При одном значении полярности приложенного напряжения поверхность может состоять из регулярно расположенных

ступеней, в то время как при противоположной полярности поверхность состоит из террас и эшелонов ступеней [1].

В качестве материала подложки использовался кремний, так как структура и динамика ступеней на кремнии хорошо изучена, а также известны методы приготовления кремниевых поверхностей с высоким структурным совершенством. В работе использовались вицинальные грани кремния (111), отклонённые в направлениях [112] и [ТТ2]. Вицинальные грани кремния (111) характеризуются наличием ступеней с низкой плотностью изломов, так как размеры изломов кратны размеру ячейки 7x7 на террасах Si(Ш). В то же время вицияальные грани 81(100) имеют более сложную структуру ступеней, состоящую из чередующихся гладких и изрезанных ступеней, которые не удаётся объединить в двойные ступени без изломов.

Для проведения экспериментов на вицинальных поверхностях Si(Ш) были выбраны серебро (Л)»), и золото (Ли), так как эти металлы являются немагнитными и не образуют соединений с кремнием. Это должно в будущем облегчить интерпретацию электронных свойств объектов. Кроме того, Л» и Ли на поверхностях кремния являются модельными системами для изучения роста металлов, из-за их инертности и малой растворимости в Si.

В работе исследовались механизмы диффузии атомов РЬ и Си вдоль поверхностей кремния (111), (110) и (100). В то время как диффузия адсорбированных атомов непосредственно влияет на процессы, происходящие при эпитаксии, в литературе имеется сравнительно мало данных относительно диффузии атомов различных элементов вдоль поверхности кремния. Исследования переноса атомов металлов вдоль поверхности кремния показали, что его механизмы для разных атомов могут отличаться. Так, например, из ранее полученных результатов следует, что атомы золота диффундируют непосредственно по поверхности кремния и коэффициенты их поверхностной диффузии зависят от поверхностной структуры, по которой происходит диффузия [2]. Перенос же атомов никеля вдоль чистой поверхности кремния осуществляется путем их диффузии через объем с последующей сегрегацией на поверхность при охлаждении образца [3].

Интерес к исследованию диффузии Си вызван тем, что она в последнее время широко используется для изготовления проводников в микросхемах. Исследование диффузии РЬ по поверхностям кремния представляет большой научный интерес, так как недавно был обнаружен эпитаксиальный рост РЬ на поверхности при температуре кипения

жидкого гелия, что свидетельствует о высокой подвижности атомов РЬ даже при этой низкой температуре[4].

Целью настоящей диссертационной работы является исследование влияния адсорбции атомов Ag и Au на структуру и морфологию вицинальных поверхностей Si(111) и нахождение условий формирования наноструктур типа квантовых проволок и квантовых точек, а также исследование механизмов диффузии атомов Pb и Cu вдоль поверхностей кремния (111), (110) и (100).

Методы исследования. Все эксперименты были выполнены in situ в сверхвысоком вакууме. Для выполнения работы использовали следующие методы: дифракция медленных электронов (ДМЭ), дифракция медленных электронов с анализом профилей рефлексов (ДМЭ-АПР), сканирующая туннельная микроскопия (CTM), электронная оже-спектроскопия (ЭОС).

Научная новизна:

1) Показана возможность формирования наноструктур серебра типа нанопроволок и наноточек на вицинальных поверхностях Si( 111).

2) Установлено, что на форму образующихся островков серебра влияет адсорбция кислорода из остаточной атмосферы вакуумной камеры перед напылением Ag. В зависимости от концентрации кислорода формируются нанопроволоки или наноточки серебра.

3) Установлена последовательность изменения структуры и морфологии вицинальных поверхностей кремния (111) по мере увеличения концентрации Ag и Au. На поверхности

(4 3)

Si(110) обнаружены новые поверхностные структуры Ix2-Ag, - -Ag и 4х2-РЬ, а на

I4 V

поверхности Si(lll) структуры 2х2-Аи и Зл/ЗхЗл/3 -Au. На основании СТМ изображений с высоким разрешением построены атомные модели поверхностных структур Si( 111)-2 л/2Т х2 л/2Т -Au, Si( lll)-3 & хЗ S-Au, Si(775)-1 x2-Au и Si(553)-1 х 1-Au.

4) Определены закономерности образования фасеточных плоскостей в процессе адсорбции атомов металлов на вицинальных гранях кремния. Фасеточные плоскости образуются как путём плавного изменения угла наклона эшелонов ступеней, так и путём зарождения новых плоскостей. Показано, что перестройка поверхности с регулярными ступенями в поверхность, состоящую из фасеточных плоскостей, вызвана образованием поверхностной структуры на террасах Si(111).

5) Определена ориентация тройных ступеней на чистой вицинальной поверхности Si(111), отклонённой в направлении [1 12].

6) Установлен механизм диффузии атомов Pb вдоль атомарно-чистых поверхностей кремния. Диффузия свинца вдоль сингулярных поверхностей кремния (111), (110) и (100) осуществляется по механизму твердофазного растекания, известного также как механизм „развёртывающегося ковра". Получены температурные зависимости коэффициентов диффузии Pb.

7) Установлен механизм диффузии атомов Cu вдоль атомарно-чистых поверхностей кремния. Распространение меди вдоль поверхностей кремния осуществляется путём её диффузии через объём и сегрегации на поверхность кремния в процессе отжига образца. Получены температурные зависимости эффективных коэффициентов диффузии Cu вдоль поверхностей Si(l 11) и Si(l 10).

Практическая ценность:

1) Продемонстрирована возможность формирования наноточек и нанопроволок серебра на вицинальных поверхностях кремния. Сформированные наноструктуры могут обладать квантово-размерными свойствами и быть полезны для создания новых приборов.

2) Определены механизмы диффузии атомов Cu и Pb вдоль поверхностей кремния (111), (110) и (100) и измерены их коэффициенты диффузии. Полученная информация найдёт применение в полупроводниковой технологии при росте полупроводниковых структур с применением данных металлов.

3) Определена ориентация ступеней высотой в 3 межплоскостных расстояния d(uj) на атомарно-чистой поверхности Si(557). Это необходимо для описания начальных стадий роста других веществ на этой поверхности.

4) Предложен способ определения среднего расстояния между фасеточными плоскостями с помощью дифракции медленных электронов. Данный метод позволяет измерять средние расстояния между фасеточными плоскостями более точно, чем это возможно с помощью сканирующей туннельной микроскопии за счёт лучшего усреднения по поверхности образца. Кроме того, этот метод позволяет следить за размерами фасеточных плоскостей во время процесса адсорбции атомов при повышенной температуре.

5) Установлена зависимость морфологии вицинальных поверхностей кремния (111) от количества адсорбированных атомов Ag и Au при повышенной температуре. Полученные данные о температурных интервалах и интервалах покрытий адсорбата важны для понимания закономерностей формирования наноструктур на вицинальных поверхностях кремния.

На защиту выносятся:

1) Результаты экспериментального исследования формирования наноструктур типа квантовых точек и квантовых проволок при адсорбции атомов Ag на поверхности Si(557):

показана возможность формирования упорядоченных массивов наноструктур серебра типа квантовых точек и квантовых проволок;

на форму наноструктур серебра влияет выдержка чистой поверхности кремния в вакууме перед нанесением серебра;

- по данным электронной оже-спектроскопии причиной этого является адсорбция кислорода из остаточной атмосферы вакуумной камеры.

2) Результаты экспериментального исследования влияния адсорбции атомов Ag, РЬ и Аи на структуру и морфологию гладких поверхностей Si( 110), Si(Ш) и вицинальных поверхностей Si(Ш) при повышенных температурах:

обнаружен ряд не наблюдавшихся ранее поверхностных структур на поверхностях Si(Ш) и Si( 110), индуцируемых атомами Ag, РЬ и Аи;

получена зависимость ориентации формирующихся на вицинальных поверхностях Si(111) фасеточных плоскостей от величины покрытия Ag/Au и температуры.

3) Способ определения среднего расстояния между фасеточными плоскостями на поверхностях кристалла с помощью дифракции медленных электронов.

4) Ориентация плоскости ступеней высотой в 3 межплоскостных расстояния (¡(¡ц) на вицинальных поверхностях Si(Ш), отклонённых в направлении [Т Т 2 ].

5) Результаты исследования диффузии атомов РЬ и Си вдоль поверхностей кремния (111),(110) и (100):

- выявлены механизмы диффузии атомов РЬ и Си вдоль поверхностей кремния (111), (110)и (100);

- получены температурные зависимости коэффициентов диффузии.

Личный вклад соискателя в диссертационную работу заключается в активном участии в постановке задач и определении способов их решения, в организации и проведении экспериментов, в анализе и интерпретации полученных результатов.

В исследованиях принимали участие другие научные сотрудники Института физики полупроводников СО РАН (г. Новосибирск) и Института физики твердого тела (г. Ганновер). Работы проводились в тесном взаимодействии с соавторами, которые не возражают против использования в диссертации полученных совместно результатов.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ. Список работ приведён в конце авторефереата.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по диссертации, заключения и списка литературы. В конце каждой главы приводятся выводы по главе. Диссертационная работа содержит 135 страниц текста, содержит 84 рисунка, 1 таблицу и список литературы из 84 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, формулируется цель работы и её задачи, приведены основные положения, выносимые на защигу, научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена описанию основных принципов работы методов ДМЭ, ДМЭ-АПР, СТМ, ЭОС и их специфических особенностей.

Во второй главе представлен обзор данных литературы о структуре гладких поверхностей кремния, а также о структуре и морфологии вицинальных поверхностей, отклонённых от ориентации (111) в направлениях Описаны известные

структуры, индуцируемые атомами Л), Ли, РЬ и Си на поверхностях Si(111), Si(100) и Si( 110). Описана процедура подготовки поверхностей кремния и использованные методы калибровки источников металлов.

В третьей главе описано влияние адсорбции атомов Л) и Ли на структуру и морфологию вицинальных поверхностей Si(111).

Показано, что с помощью дифракции медленных электронов в высокоразрешающем исполнении (ДМЭ-АПР) можно определить среднее расстояние между фасеточными плоскостями путём измерения расщепления дифракционных рефлексов при выполнении условия Брэгга. Это возможно в том случае, когда длина когерентности электронов в системе ДМЭ больше среднего расстояния между фасеточными плоскостями Известно, что при дифракции электронов на ступенчатой поверхности наблюдается расщепление дифракционных рефлексов от террас [5]. Фасетированную поверхность можно представить как ступенчатую поверхность, у которой период ступеней много больше постоянной решётки кристалла Следовательно, должно наблюдаться расщепление рефлексов от террас и фасеточных плоскостей, вызванное их периодическим расположением. Величина этого расщепления обратно пропорциональна периоду расположения фасеточных плоскостей

(а) (б) (в)

фаиеготой ллтоюсги

Рис. 1. (а) Экспериментально полученный фрагмент вертикального сечения обратного пространства вицинальной поверхности 81(111). Профили рефлексов (00) от террас 81(111) и от фасеточных плоскостей были последовательно измерены при различных значениях энергии электронов и объединены в этот рисунок. Условие Брэгга выполняется при пересечении рефлексов, (б) Дифракционная картина, смоделированная при условии, что имеется некоторый разброс в размерах террас и фасеточных плоскостей, (в) Дифракционная картина, смоделированная при условии, что террасы и фасетки образуют строго периодическую структуру.

Однако расщепление дифракционных рефлексов наблюдается только при выполнении условия Брэгга (рис. 1а). Компьютерное моделирование дифракционных картин в кинематическом приближении дифракции электронов показало, что причина того, что расщепление рефлексов наблюдается только при выполнении условия Брэгга, состоит в том, что фасеточные плоскости не образуют строго периодичной структуры, а немного отличаются по размеру (рис. 16,1в).

В главе приводится зависимость структуры и морфологии вицинальных поверхностей 81(111) отклонённых в направлениях [112] И [1 12] от количества адсорбированного А? (Аи) в диапазоне покрытий 0.0-1.0 монослоя при температурах выше комнатной. Показано, что адсорбция этих металлов при повышенных температурах приводит к фасетированию вицинальных поверхностей кремния с образованием атомно-гладких поверхностей 51(551 51(322)-А& 5г(443)-Аи, 31(775)-Аи, 51(553)-Аи, в то время как чистые поверхности с данными ориентациями гладкими не являются. Гладкая поверхность 81(331) напротив, неустойчива к адсорбции атомов серебра при повышенной температуре и распадается на фасеточные плоскости Детально

описана начальная стадия адсорбции атомов золота и показано, что формирование фасеточных плоскостей может происходить как путём плавного изменения угла наклона эшелонов ступеней, так и путём зарождения новых плоскостей. Описано образование системы регулярных ступеней на вицинальной поверхности 81(111) при адсорбции атомов

золота и показано, что реорганизация регулярных ступеней в эшелоны ступеней при дальнейшей адсорбции золота вызвана образованием структуры 5х2-Аи на террасах Si(111) Механизм этой перестройки саедующий по достижении критического покрытия золота формируется индуцированная атомами Au поверхностная структура 5х2-Аи, которая вызывает появление боиших террас Si(111) Образование системы регулярных ступеней на вицинальной поверхности Si( 111) с атомами Au на поверхности происходит при температуре на 500С ниже, чем на чистой вицинальной поверхности Si(111)

В третьей главе впервые описаны примесные структуры 81(110)-1х2^,

поверхностных структур 51(Ш)-2 721 х2 л/ГГ-Аи, $1(111)-3-Уз хЗлД-Аи, $1(775)-1х2-Аи и 51(553)-1х1-Аи, разработанные на основании С'ГМ изображений с атомным разрешением

В четвёртой главе дано опредепение квантово-размерного объекта и рассмотрены способы создания таких обьектов Поверхность Si(557) состоит из равномерно расположенных ступеней высотой в 3 межплоскостных расстояния С помощью

СТМ невозможно точно определить ориентацию плоскости, образуемой тройной ступенью, из-за того, что высота ступени (примерно 1 им) сравнима с кривизной острия СТМ Ориентацию тоскости, образуемой тройной ступенью, можно определить с помощью ДМЭ-АПР Система ДМЭ-АПР позволяет регистрировать рефлексы малой интенсивности, что дает возможность исследовать объекты, занимающие малую долю площади поверхности Путем анализа данных ДМЭ-АПР в кинематическом приближении опредетена ориентация плоскости, образуемой тройными ступенями на вицианпьных Si( 111) поверхностях Ориентация этой плоскости (113)

Изложены результаты экспериментов по формированию наноструктур серебра типа наноточек и нанопроволок на поверхности Si(557) На форму образующихся островков серебра большое влияние оказывает адсорбция малых количеств кислорода из остаточной атмосферы вакуумной камеры, происходящая при выдержке поверхности кремния перед нанесением серебра в сверхвысоком вакууме в течение определенного времени При осаждении серебра на чистую поверхность Si(557) при комнатной температуре формируются редко расположенные островки, занимающие несколько террас Si(111) и распо юженные на поверхности хаотично (рис 2а) На поверхности, адсорбировавшей 0 003 монослоя кислорода из остаточной атмосферы, образуются массивы эпитаксиальных нанопроволок серебра, вытянутых вдоль ступеней (рис 26) При величине покрытия кислорода в 0025

81(1П)-Зт/зхЗл/З-Аи Описаны атомные модели

(а)

о 60 100 150 200 0 50 100 150 _ 200 0 50 100 150 _ 200 Же ни

Рис. 2. СТМ изображения поверхности Si(557). (а) Покрытие серебра 4.0 монослоя, (б) Покрытие кислорода 0.003 монослоя, покрытие серебра 4.0 монослоя, (в) Покрытие кислорода 0.025 монослоя, покрытие серебра 2.0 монослоя.

монослоя серебро образует массивы эпитаксиальных наноточек серебра (рис. 2в). Наноточки расположены на террасах (111), образуя линии, параллельные краям тройных ступеней. Высота сформированных наноструктур около 1 нм, а ширина около 3 нм. От наноструктур с такими характерными размерами можно ожидать проявления эффектов размерного квантования. Адсорбированный на поверхности кислород выступает при росте серебра в качестве сурфактанта [7], влияющего на форму растущих островков. Предложен возможный механизм этого воздействия. Он состоит в следующем. Адсорбирующиеся на поверхности атомы кислорода замыкают оборванные связи кремния и, таким образом, приводят к изменению свободной энергии поверхности. В результате части поверхности кремния, покрытые кислородом, перестают смачиваться серебром. Образование островков серебра происходит в областях поверхности с относительно малой концентрацией кислорода. Таким образом, адсорбированный кислород создаёт на поверхности кремния маску для адсорбирующихся атомов серебра. Из-за того, что при небольших экспозициях кислород преимущественно встраивается в края тройных ступеней на поверхности Si(557), серебро формирует нанопроволоки на террасах Si( 111). При больших экспозициях атомы кислорода также адсорбируются на террасах Si( 111), в результате чего серебро образует наноточки.

Показано, что островки серебра имеют плоскую вершину, ориентация которой (111). Боковая грань островков, обращенная в сторону нижележащих ступеней, имеет ориентацию (100). Островки серебра, выращенные на сингулярной поверхности Si(111), разориентированы в азимутальном направлении. У островков серебра, выращенных на поверхности Si(557), направления [110] совпадают с соответствующим направлением в решетке кремния. У островков, расположенных в пределах одной террасы Si(111), плоская

вершина параллельна плоскости террас. Вершина островков серебра, расположенных на нескольких террасах, наклонена по отношению к плоскости террас Si(Ш) на угол около 3° в направлении нижележащих ступеней. Объяснение причины наклона вершин островков дано в рамках простой модели, учитывающей разницу межплоскостных расстояний (111) в решётках Ag и Si.

В пятой главе рассмотрены известные теоретические модели переноса вещества по поверхности, а также особенности экспериментального исследования процесса диффузии. Представлены результаты экспериментального исследования переноса атомов свинца и меди вдоль сингулярных граней кремния. Описаны механизмы диффузии атомов Pb и Од вдоль поверхностей кремния (111), (110) и (100).

Диффузия свинца из напылённой на поверхность кремния полоски с резкой границей осуществляется по механизму твердофазного растекания, известного также как механизм „развёртывающегося ковра" [8]. Этот механизм диффузии реализуется в том случае, когда коэффициент диффузии атомов вещества по чистой поверхности много меньше, чем по поверхностной фазе, индуцируемой на поверхности атомами этого вещества. В этом случае атомы вещества, входящие в поверхностную фазу неподвижны и не участвуют в процессе диффузии. Движение диффузионного фронта осуществляется за счёт диффузии атомов вещества по индуцированной поверхностной фазе. Когда диффундирующие атомы достигают фронта диффузии, они вступают во взаимодействие с чистой поверхностью и формируют поверхностную фазу, таким образом увеличивая площадь, занятую ею. Диффузионный профиль при диффузии по этому механизму выглядит как экспоненциальное уменьшение концентрации диффундирующих атомов при удалении от их источника вплоть до границы поверхностной фазы с чистой поверхностью (рис. 3). На этой границе концентрация диффундирующих атомов резко падает до нуля. Коэффициенты диффузии атомов РЬ по поверхностным фазам были вычислены из соотношения, полученного для

диффузии по механизму

твердофазного растекания из источника постоянной мощности [9]:

Рис. 3. Типичное концентрационное распределение Сц,(х) на атомарно-чистой поверхности Si(Ш) после отжига при температуре 3000О в течение 30 минут. Распределение измерено с помощью ЭОС.

где í - положение фронта диффузии, а t- время отжига, a q является решением уравнения

где Cphase - концентрация атомов диффундирующего вещества в поверхностной фазе, С0 + С^ - концентрация при х=0 (вблизи полоски). В диапазоне температур 100-300°С

зависимость коэффициента диффузии Pb по поверхности

от

температуры описывается выражением .¿¡.рь=1.14х10:'ехр(-0.8 эВ/kT) см2/с, ПО

поверхности выражением

Описаны особенности поведения Pb на чистых поверхностях кремния, в частности, обнаруженный эффект электропереноса атомов Pb под действием постоянного тока. Впервые описана поверхностная структура Si(110)-4x2-Pb и приведены области температур и покрытий, в которых она существует.

В главе описаны результаты исследования диффузии меди вдоль поверхностей кремния, из которых следует, что распространение меди вдоль поверхностей кремния осуществляется путём её диффузии через объём Si и сегрегации на поверхность в процессе отжига образца. Этот вывод сделан на основании идентичности концентрационных распределений на лицевой и тыльной сторонах образца после прогрева его в течение определённого времени. Дала оценка коэффициентов диффузии меди исходя из соотношения положение фронта диффузии, а время отжига. В диапазоне температур 500-650°С зависимость эффективного коэффициента диффузии меди вдоль поверхности Si(111) от температуры описывается выражением ¿)с„®с;)/;=1.52х103ехр(-1.77 эВ/кТ) см2/с, а вдоль поверхности Si(110) выражением Да/5((7/0;=1-56*1О2ехр(-1.42 эВ/М) см2/с. Измеренные эффективные коэффициенты диффузии меди вдоль поверхностей кремния меньше коэффициента её диффузии в объёме кремния, зависимость от температуры которого даётся выражением Отличие коэффициентов диффузии

меди вдоль поверхности от объёмного вызвано сегрегацией атомов меди на поверхности в процессе диффузионного отжига. Исходя из вида концентрационных распределений был сделан вывод, что на грани Si( 111) сегрегация меди происходит до тех пор, пока на поверхности не закончится формирование структуры после чего

сегрегация меди на поверхность прекращается, а процесс сегрегации на поверхность Si( 110) не зависит от структуры поверхностных фаз, индуцированных медью, либо эта зависимость является слабой.

В заключении приводятся основные результаты и выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На поверхности 81(557), содержащей ступени высотой в три межплоскостных расстояния, впервые сформированы упорядоченные массивы наноструктур серебра типа нанопроволок и наноточек.

2. Показано, что на форму образующихся островков серебра большое влияние оказывает адсорбция малых количеств кислорода из остаточной атмосферы, происходящая при выдержке поверхности кремния перед нанесением серебра в сверхвысоком вакууме. При осаждении серебра на чистую поверхность 81(557) при КТ формируются хаотично расположенные островки серебра, занимающие несколько террас 81(111). На поверхности, адсорбировавшей 0.003 МС кислорода, образуются массивы нанопроволок серебра, вытянутых вдоль ступеней. При величине покрытия кислорода в 0.025 МС, серебро образует массивы наноточек серебра.

3. Установлено, что ступени высотой в 3 межплоскостных расстояния на вицинальных поверхностях 81(111), отклонённых в направлении [112], имеют ориентацию (113).

4. Предложен способ определения среднего расстояния между фасеточными плоскостями с помощью дифракции медленных электронов с высоким разрешением путём измерения величины расщепления дифракционных рефлексов при выполнении условия Брэгга.

5. Показано, что адсорбция Ag и Аи на вицннальных поверхностях 51(111) при Т>ЯТ приводит к фасетированию этих поверхностей. На вицинальной поверхности 51(111), отклоненной в направлении [112], образуются фасеточные плоскости (551)-8х1^ и (110)-1х2^, а на поверхности, отклонённой в направлении [112] фасеточные плоскости (322)-1х2-А§ и (311)-Зх1-Ав. Адсорбция Аи на вицинальной поверхности 51(111), отклонённой в направлении [112] приводит к формированию фасеточных плоскостей (443)-2х1-Аи, (775)-1х2-Аи, (553)-1х1-Аи, (331>1х1-Ач и ступенчатой (221)-Аи.

6. На поверхности кремния обнаружены ранее не наблюдавшиеся поверхностные структуры 51(Ш)-2х2-Аи, 51(111)-3-Уз хЗ-Уз-Аи, индуцируемые при адсорбции атомов

золота, структуры 51(110)-1x2^ и 51(110)-^ 81(551)-8х1-А§, 51(322)-1х2-А&

индуцируемые при адсорбции атомов серебра и структура 51(110)-4х2-РЬ, индуцируемая при адсорбции атомов свинца.

7. Установлено, что перенос свинца вдоль чистых поверхностей сингулярных граней кремния происходит посредством собственно поверхностной диффузии свинца, протекающей по механизму твердофазного растекания.

8. Получены температурные зависимости коэффициентов диффузии свинца на поверхностях

9. Исследован механизм переноса меди вдоль чистых поверхностей сингулярных граней кремния. Показано, что перенос меди вдоль поверхностей кремния осуществляется путём её диффузии через объём кремния и сегрегации диффундирующих атомов на поверхность во время процесса диффузии.

10. Получены зависимости эффективных коэффициентов диффузии Cu вдоль поверхностей Si(111) и Si( 110) от температуры. Сделана оценка эффективного коэффициента диффузии Cu вдоль поверхности Si( 100). Эффективные коэффициенты диффузии Cu вдоль поверхностей кремния меньше соответствующих коэффициентов диффузии Cu в объёме кремния. Различия эффективных коэффициентов диффузии на гранях кремния (111), (110) и (100) вызваны отличиями процессов сегрегации меди на эти поверхности. На основании полученных данных можно сделать вывод, что наибольшим является коэффициент сегрегации меди на поверхность Si( 111), наименьшим - на поверхность Si( 100).

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. A. E. Dolbak, B. Z. Olshanetsky, and R. A. Zhachuk. Effect of Ag adsorption on the structure

and morphology of vicinal Si(Ul) surfaces. - Phys. Low-Dim. Struct., 1999, v. 7/8, pp. 163174.

2. C. Seifert, R. Hild, M. Horn-von-Hoegen, R. A. Zhachuk, B. Z. Olshanetsky. Au induced reconstructions on Si(111). - Surf. Sd, 2001, v. 488, pp. 233-238.

3. A. E. Долбак, Р. А. Жачук, Б. 3. Ольшанецкий. Диффузия Си по чистой поверхности Si(111). - ФТП, 2001, том 35, вып. 9, стр. 1063-1066.

4. R. Hild, С. Seifert, M. Kammler, F.-J. Meyer zu Heringdorf, M. Horn-von-Hoegen, R. A. Zhachuk, B. Z. Olshanetsky. Kinetics of Au induced faceting of vicinal Si(111). - Surf. ScL, 2002, v. 512, pp. 117-127.

5. A. E. Долбак, Р. А. Жачук, Б. З. Ольшанецкий. Механизм диффузии Си вдоль поверхности Si(UO). - ФТП, 2002, том 36, вып. 9, стр. 1031-1034.

6. M. Henzler, R. Zhachuk. The step structure ofthe Si(557) surface. • Thin Solid Films, 2003, v. 428, pp. 129-132.

7. A. E. Dolbak, R. A. Zhachuk, B. Z. Olshanetsky. Mechanism of Cu transport along clean Si surfaces. - CEJP, 2003, v. 3, pp. 463-473.

8. A. E. Dolbak, R. A. Zhachuk, and B. Z. Olshanetsky. Aggrowth on SU557) surface. - Phys. Low-Dim. Struct, 2003, v. 7/8, pp. 35-42.

9. A. E. Dolbak, R. A. Zhachuk, and B. Z. Olshanetsky. Surface diffusion of Pb on clean Si surfaces. - CEJP, 2004, v. 2(2), pp. 254-265.

10. P. А. Жачук, С. А. Тийс, Б. 3. Ольшанецкий. Формирование наноточек и нанопроволок серебра на поверхности Si(557). • Письма в ЖЭТФ, 2004, том 79, вып. 8, стр. 467-469.

11. R. A. Zhachuk, S. A. Teys, A. E. Dolbak, B. Z. Olshanetsky. Formation of ordered arrays of

AgnanowiresandnanodotsonSi(557)surface. - Surf. ScL, 2004, v. 565, N 1, pp. 37-44.

[1] A. V. Latyshev, A. L. Aseev, A. B. Krasilnikov and S. I. Stenin. Transformations on clean Si(Ul)steppedsurfaceduringsublimation. - Surf. Sci., 1989, v. 213, Nl,pp. 157-169.

[2] Ю. Л. Гаврилюк, В. Г. Лифшиц. Влияние поверхностных фаз на диффузию золота на кремнии. - Поверхность 1983, N 4, стр. 82-89.

[3] A. E. Dolbak, В. Z. Olshanetsky, S. I. Stenin, S. A. Teys, T. A. Gavrilova. Effect of Nickel on

Clean Silicon Surfaces: Transport and Structure. - Surf. Sci. 1989, v. 218, N1, pp. 37-54.

[4] A. Petkova, J. Wollschiager, H.-L. Giinter and M. Henzler. Order and disorder in ultrathin Pbfilmsgrown on Si(111) 7x7substrates at low temperatures. - Surf.Sci. 2001, v. 482-485, pp. 922-927.

[5] M. Horn-von Hoegen. Growth of semiconductor layers studied by spot profile analysing low

energy electron diffraction. - Z. Kristallogr., 1999, v. 214, pp. 1-75.

[6] A. Kirakosian, R. Bennewitz, J. N. Crain, Th. Fauster, J. L. Lin, D. Y. Petrovykh, and F. J. Himpsel.Atomically accurateSigratingwith 5.73nmperiod. - Appl. Phys. Lett., 2001, v. 79, N 11,pp.1608-1610.

[7] C. Y. Fong, M. D. Watson, L. H. Yang and S. Ciraci. Surfactant-mediated growth of semiconductor materials. - Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., 2002, v. 10, pp. R61-R77.

[8] Я. E. Гегузин. Диффузия по реальной кристаллической поверхности. - В кн.:

Поверхностная диффузия и растекание. Под ред. Я. E. Гегузина, Москва, Наука, 1969.

[9] H. Fujita. Diffusion with a Sharp Moving Boundary. - J. Chem. Phys., 1952, v. 21, N 4, pp. 700-705.

[10] A. A. Istratov, Ch. Flink, H. Hieslmair, E. R. Weber. Intrinsic Diffusion Coefficient of Interstitial Copper in Silicon. - Phys. Rev. Lett., 1998, v. 81, N 6, pp. 1243-1246.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Подписано к печати "01" декабря 2004г. Формат бумаги 60x84 1/16. Обьем 1,5 иеч.л. Тираж 100 экз. Заказ № 1381. Отпечатано "Док-умемг-Ссрвис", 630090, Новосибирск, Институтская 4/1,тел. 356-600

' - 2 7 2 ï 5

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Жачук, Руслан Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПОВЕРХНОСТИ.

1.1. Дифракция медленных электронов.

1.1.1. Поверхностная чувствительность метода.

1.1.2. Кинематическое приближение.

1.1.3. Когерентная длина электронов.

1.1.4. Влияние дефектов поверхности на вид дифракционных картин.

1.1.4.1. Домены поверхностной структуры.

1.1.4.2. Регулярные ступени.

1.1.4.3. Фасеточные плоскости.

1.1.5. Аппаратура ДМЭ.

1.1.6. Аппаратура ДМЭ-АПР.

1.2. Сканирующая туннельная микроскопия

1.2.1. Физические основы метода сканирующей туннельной микроскопии.

1.2.2. Конструкция сканирующего туннельного микроскопа.

1.2.3. Подготовка иглы.

1.3. Электронная оже-спектроскопия.

1.3.1. Физические основы метода электронной оже-спектроскопии.

1.3.2. Устройство установки ЭОС.

1.3.3. Количественный анализ методом ЭОС.

Глава 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1. Поверхностные структуры на кремнии.

2.1.1. Обозначения поверхностных структур.

2.1.2. Поверхностные структуры чистых граней кремния.

2.1.2.1. Структура поверхности Si(l 11).

2.1.2.2. Структура поверхности Si(100).

2.1.2.3. Структуры поверхностей Si(l 10), Si(331) и Si(l 13).

2.1.3. Поверхностные структуры, индуцирумые адсорбцией % атомов металлов.

2.1.3.1. Обозначения мест адсорбции на грани Si(l 11).

2.1.3.2. Поверхностные структуры, индуцируемые Ag на поверхности Si(l 11).

2.1.3.3. Поверхностные структуры, индуцируемые Аи на поверхности Si(l 11).

2.1.3.4. Поверхностные структуры, индуцируемые РЬ т на поверхностях Si(l 11), Si(l00) и Si( 110)

2.1.3.5. Поверхностные структуры, индуцируемые Си на поверхностях Si(l 11), Si(100) и Si(l 10).

2.2. Морфология поверхности.

2.2.1. Равновесная форма кристалла (РФК) и классификация поверхностей.

2.2.2. Температурная зависимость РФК.

2.2.3. Влияние адсорбции примесей на РФК.

2.2.4. Чистые вицинальные поверхности Si(l 11).

2.2.5. Эпитаксиальный рост.

2.2.6. PocTAg на Si(lll).

2.3. Процедура подготовки образцов.

2.4. Калибровка источников металлов.

Глава 3. ВЛИЯНИЕ АДСОРБЦИИ АТОМОВ Аи И Ag НА СТРУКТУРУ

И МОРФОЛОГИЮ ВИЦИНАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Si(l 11)

3.1. Некоторые вопросы применения ДМЭ-АПР для анализа ц структуры поверхности.

3.1.1. Программное обеспечение для моделирования дифракционных картин.

3.1.2. Определение среднего расстояния между фасеточными плоскостями с помощью ДМЭ-АПР.

3.2. Влияние адсорбции атомов Аи на структуру и морфологию вицинальной поверхности Si(lll), отклоненной в направлении [112].

3.2.1. Адсорбция Au на вицинальной поверхности Si(l 11) при Г<800°С.

3.2.2. Адсорбция Au на вицинальной поверхности Si(l 11) при Г=800°С.

3.2.3. Структуры, индуцируемые атомами Au на поверхности Si(l 11):

2 V2I х2 ЛТ -Au, ЗТзхЗТз -Au, 2x2-Au.

3.3. Влияние адсорбции атомов Ag на структуру и морфологию вицинальных поверхностей Si(lll), отклоненных в направлениях [112] и [Т12].

3.3.1. Адсорбция Ag на вицинальной поверхности Si(l 11), отклоненной в а направлении [112] при 7,=550°С.

3.3.2. Адсорбция Ag на вицинальной поверхности Si(l 11), отклоненной в направлении [Т12] при Г=550°С.

3.3.3. Структуры, индуцируемые атомами Ag на поверхности Si(l 10)

Выводы по главе.

Глава 4. ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУР СЕРЕБРА НА

ПОВЕРХНОСТИ Si(557). ф» 4.1. Квантово-размерные структуры.

4.1.1. Квантово-размерный объект.

4.1.2. Получение квантово-размерных структур.

4.2. Структура чистой поверхности Si(557) и ориентация ступеней высотой в три межплоскостных расстояния d(uj).

4.3. Формирование упорядоченных массивов наноточек и нанопроволок серебра на поверхности Si(557) при комнатной температуре.

Выводы по главе.

Ш Глава 5. ДИФФУЗИЯ СВИНЦА И МЕДИ ВДОЛЬ ЧИСТЫХ

ПОВЕРХНОСТЕЙ КРЕМНИЯ.

5.1. Диффузия вещества вдоль поверхности кристалла.

5.1.1. Общие положения.

5.1.2. Диффузия невзаимодействующих частиц.

5.1.3. Твердофазное растекание. ф 5.1.4. Особенности исследования процесса диффузии.

5.2. Диффузия Pb по поверхностям кремния (111), (110) и (100).

5.2.1. Особенности поведения РЬ на чистых поверхностях кремния.

5.2.2. Механизм диффузии РЬ вдоль поверхностей кремния.

5.2.3. Структуры, индуцируемые атомами РЬ на поверхности Si(l 10).

5.3. Перенос атомов Си вдоль поверхностей кремния (111), (100) и(110)

5.3.1. Механизм транспорта атомов Си вдоль поверхностей кремния.

5.3.2. Отличия форм концентрационных распределений на гранях кремния (111), (100) и (110)

Выводы по главе.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.

Введение диссертация по физике, на тему "Атомные процессы на поверхностях Si при адсорбции Au, Ag, Pb, Cu"

Физика поверхности полупроводников является научной базой для развития микро- и наноэлектроники, поскольку рост пленочных структур, формирование низкоразмерных объектов со свойствами квантово-размерных систем определяются свойствами поверхности и протекающими на поверхности процессами.

Решение многих задач полупроводниковой электроники связано с использованием атомарно-чистых поверхностей, как, например, в методе эпитаксии из молекулярных пучков. Поэтому исследование структуры и морфологии атомарно-чистых поверхностей полупроводников, реконструкции поверхности, влияния на нее адсорбции инородных атомов, изучение поверхностной диффузии и начальных стадий роста слоев является важной и актуальной задачей.

В данной работе исследовались: формирование наноструктур серебра типа квантовых точек и квантовых проволок на поверхности Si(557), влияние адсорбции атомов Ag и Аи на структуру и морфологию вицинальных поверхностей кремния (111), механизмы диффузии атомов РЬ и Си вдоль сингулярных граней кремния.

В качестве материала подложки использовался кремний, так как структура и динамика ступеней на кремнии хорошо изучена, а также известны методы приготовления кремниевых поверхностей с высоким структурным совершенством. В работе использовались вицинальные грани кремния (111), отклоненные в направлениях [112] и [112]. Вицинальные грани кремния (111) характеризуются наличием ступеней с низкой плотностью изломов, так как размеры изломов кратны размеру ячейки 7x7 на террасах Si(lll). В то же время вицинальные грани Si(100) имеют более сложную структуру ступеней, состоящую из чередующихся гладких и изрезанных ступеней, которые не удается объединить в двойные ступени без изломов.

Для проведения экспериментов на вицинальных поверхностях Si(lll) были выбраны серебро (Ag), и золото (Аи), так как эти металлы являются немагнитными и не образуют соединений с кремнием. Это должно в будущем облегчить интерпретацию электронных свойств объектов. Кроме того, Ag и Аи на поверхностях кремния являются модельными системами для изучения роста металлов, из-за их инертности и малой растворимости в Si.

В работе исследовались механизмы диффузии атомов РЬ и Си вдоль поверхностей кремния (111), (110) и (100). В то время как диффузия адсорбированных атомов непосредственно влияет на процессы, происходящие при эпитаксии, в литературе имеется сравнительно мало данных относительно диффузии атомов различных элементов вдоль поверхности кремния. Исследования переноса атомов металлов вдоль поверхности кремния показали, что его механизмы для разных атомов могут отличаться. Так, например, из ранее полученных результатов следует, что атомы золота диффундируют непосредственно по поверхности кремния и коэффициенты их поверхностной диффузии зависят от поверхностной структуры, по которой происходит диффузия. Перенос же атомов никеля вдоль чистой поверхности кремния осуществляется путем их диффузии через объем с последующей сегрегацией на поверхность при охлаждении образца.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование с помощью ДМЭ, ДМЭ-АПР, СТМ и ЭОС влияния адсорбции атомов Ag и Au на структуру и морфологию вицинальных поверхностей Si(lll) и нахождение условий формирования наноструктур типа квантовых проволок и квантовых точек, а также исследование механизмов диффузии атомов РЬ и Си вдоль поверхностей кремния (111), (110) и (100).

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения с выводами.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах;

1. А. Е. Dolbak, В. Z. Olshanetsky, and R. A. Zhachuk. Effect of Ag adsorption on the structure and morphology of vicinal Si(lll) surfaces. II Physics of Low-Dimensional Structures 1999, v. 7/8, pp. 163-174.

2. C. Seifert, R. Hild, M. Horn-von-Hoegen, R. A. Zhachuk, B. Z. Olshanetsky. Au induced reconstructions on Si(lll). II Surface Science 2001, v. 488, pp. 233-238.

3. A. E. Долбак, P. А. Жачук, Б. 3. Ольшанецкий. Диффузия Си по чистой поверхности Si(lll). II Физика и техника полупроводников 2001, том 35, вып. 9, стр. 1063-1066.

4. R. Hild, С. Seifert, М. Kammler, F.-J. Meyer zu Heringdorf, M. Horn-von-Hoegen, R. A. Zhachuk, B. Z. Olshanetsky. Kinetics of Au induced faceting of vicinal Si(l 11). II Surface Science 2002, v. 512, pp. 117-127.

5. A. E. Долбак, P. А. Жачук, Б. 3. Ольшанецкий. Механизм диффузии Си вдоль поверхности Si(110). II Физика и техника полупроводников 2002, том 36, вып. 9, стр. 1031-1034.

6. М. Henzler, R. Zhachuk. The step structure of the Si(557) surface. II Thin Solid Films 2003, v. 428, pp.129-132.

7. A. E. Dolbak, R. A. Zhachuk, B. Z. Olshanetsky. Mechanism of Си transport along clean Si surfaces. II Central European Journal of Physics 2003, v. 3, pp. 463-473.

8. A. E. Dolbak, R. A. Zhachuk, and B. Z. Olshanetsky. Ag growth on Si(557) surface. И Physics of Low-Dimensional Structures 2003, v. 7/8, pp. 35-42.

9. A. E. Dolbak, R. A. Zhachuk, and B. Z. Olshanetsky. Surface diffusion of Pb on clean Si surfaces. II Central European Journal of Physics 2004, v. 2(2), pp. 254265.

10. P. А. Жачук, С. А. Тийс, Б. 3. Ольшанецкий. Формирование наноточек и нанопроволок серебра на поверхности Si(557). II Письма в ЖЭТФ 2004, том 79, вып. 8, стр. 467-469.

11. R. A. Zhachuk, S. A. Teys, A. E. Dolbak, B. Z. Olshanetsky. Formation of ordered arrays of Ag nanowires and nanodots on Si(557) surface. II Surface Science 2004, v. 565, N 1, pp. 37-44.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю д.ф.-м.н. Олынанецкому Б.З. за поддержку, внимание и постоянные дискуссии в ходе работы. Автор благодарит проф. Хенцлера М. и проф. Хорн-фон-Хогена М. за полезное и конструктивное обсуждение результатов. Автор благодарен доценту Чикичеву С.И. за критический анализ полученных результатов и информационную поддержку. Хочется также поблагодарить Долбака А.Е. и к.ф.-м.н. Тийса С.А. за длительную практическую помощь и тесное взаимодействие, без которых данная работа не могла быть выполнена.

Автор признателен всем сотрудникам лабораторий молекулярно-лучевой эпитаксии Института Физики Полупроводников (ИФП) и лаборатории физики поверхности Института Физики Твердого Тела (FKP) г. Ганновера за рабочую атмосферу.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Жачук, Руслан Анатольевич, Новосибирск

1. Т. Nagao, S. Hasegawa, К. Tsuchie, S. 1.o, C. Voges, G. Klos, H. Pfhur, M. Henzler. Structural phase transitions of Si(lll)-(S XS)R30°-Au: Phase transitions in domain-wall configurations. II Phys. Rev. B, 1998, v. 57, N 16, pp. 10100-10109.

2. A. Petkova, J. Wollschlager, H.-L. Gtinter, M. Henzler. Formation and commensurate analysis of,, incommensurate " superstructures ofPb on Si(lll). II Surf. Sci. 2001, v. 471, N 1-3, pp. 11-20.

3. M. Horn-von Hoegen. Growth of semiconductor layers studied by spot profile analysing low energy electron diffraction. IIZ. Kristallogr. 1999, v. 214, pp. 1-75.

4. M. Henzler. Measurement of Surface Defects by Low-Energy Electron Diffraction.

5. И Appl. Phys. 1984, v. A 34, pp. 205-214.

6. M. Henzler. Quantitative evaluation of random distributed steps at interfaces andsurfaces. И Surf. Sci. 1978, v. 73, pp. 240-251.

7. M. Хенцлер. Электронная дифракция и дефекты поверхности. II В кн.: Применение электронной спектроскопии для анализа поверхности под ред. X. Ибаха, Рига „Зинатне" 1980.

8. J. A. Kubby, J. J. Boland. Scanning tunneling microscopy of semiconductor surfaces. II Surf. Sci. Rep. 1996, v. 26, N 3-6, pp. 61-204.

9. H. Neddermeyer. Scanning tunnelling microscopy of semiconductor surfaces. II

10. Rep. Prog. Phys. 1996, v. 59, pp. 701-769.

11. P. W. Palmberg, G. E. Riach, R. E. Weber, N. C. Mac-Donnald. Handbook of Auger Electron Spectroscopy. II Phys. Elek. Ind. Inc., Minnesota, 1972.

12. Д. Бриггс, M. П. Сих. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. II Москва „Мир" 1987.

13. К. Takayanagi, Y. Tanishiro, М. Takahashi. Structure analysis of Si(lll)-7*7 reconstructed surface by transmission electron diffraction. II Surf. Sci. 1985, v. 164, N 2/3, pp. 367-392.

14. В. Z. Olshanetsky, A. E. Solovyov, A. E. Dolbak, A. A. Maslov. Structures of clean and nickel-containing high Miller index surfaces of silicon. II Surf. Sci. 1994, v. 306, N3, pp. 327-341.

15. B. Z. Olshanetsky, S. A. Teys, and I. G. Kozhemyako. STM Studies of Vicinal Si(lll) and Si(331) Surfaces. II Phys. Low-Dim. Struct. 1998, v. 11/12, pp. 8592.

16. A. A. Baski, S. C. Erwin, L. J. Whitman. The structure of silicon surfaces from (001) to (111). И Surf. Sci. 1997, v. 392, N 1-3, pp. 69-85.

17. J. E. Northrup. Si(lll)-43 x S-Al: An Adatom-Induced Reconstruction. II Phys. Rev. Lett. 1984, v. 53, N 7, pp. 683-686.

18. S. Hasegawa, X. Tong, S. Takeda, N. Sato, T. Nagao. Structures and electronic transport on silicon surfaces. II Prog. Surf. Sci. 1999, v. 60, pp. 89-257.

19. Y. G. Ding, С. T. Chan and К. M. Ho. Theoretical investigation of the structure of the (S*S)R30°-Au/Si(lll) surface. II Surf. Sci. 1992, v. 275, N 3, pp. L691-L696.

20. J. Falta, A. Hille, D. Novikov, G. Materlik, L. Seehofer, G. Falkenberg and R. L. Johnson. Domain wall structure ofSi(lll)(S*S)R30°-Au. И Surf. Sci. 1995, v. 330, N 2, pp. L673-L677.

21. A. Petkova, J. Wollschlager, H. L. Giinter and M. Henzler. Formation of an intermediate 3x3 phase from Pb on Si(lll) at high temperature. И J. Phys.: Condens. Matter 1999, v. 11, pp. 9925-9932.

22. S. Hwang, R. E. Martinez, C. Liu, J. A. Golovchenko. High coverage phases of Pb on the Si(lll) surface: structures and phase transitions. II Surf. Sci. 1995, v. 323, N3, pp. 241-257.

23. L. Seehofer, D. Daboul, G. Falkenberg, R. L. Johnson. STM study of the incommensurate structures of Pb on Ge(lll) and Si(lll) surfaces. И Surf. Sci. 1994, v. 307-309, pp. 698-703.

24. J. M. Gomez-Rodriguez, J.-Y. Veuillen, R. C. Cinti. Scanning tunneling microscopy study of the Si(lll)-(S *S)-Pb mosaic phase. II Surf. Sci. 1997, v. 377-379, pp. 45-49.

25. E. Ganz, I. S. Hwang, F. Xiong, S. K. Theiss and J. Golovchenko. Growth and morphology ofPb on Si(lll). II Surf. Sci. 1991, v. 257, N 1-3, pp. 259-273.

26. L. Li, C. Koziol, K. Wurm, Y. Hong, E. Bauer and I. S. T. Tsong. Surface morphology ofPb overlayers grown on Si(100)-(2*1). II Phys. Rev. 1994, v. В 50, pp. 10834-10842.

27. H. Itoh, H. Tanabe, D. Winau, A. K. Schmid and T. Ichinokawa. Growth mode and surface structures of the Pb/Si(001) system observed by scanning tunneling microscopy. II h Vac. Sci. Technol. 1994, v. В12, pp. 2086-2089.

28. R. G. Zhao, J. F. Jia and W. S. Yang. Surface superstructures of the Pb/Si(001) system. И Surf. Sci. 1992, v. 274, N 2, pp. L519-L523.

29. J.-Y. Veuillen, J.-M. Gomez-Rodriguez and R. C. Cinti. Submonolayer Pb deposition on Si(100) studied by scanning tunneling microscopy. II J. Vac. Sci. Technol. 1996, v. В 14, pp. 1010-1014.

30. H. Oyama and T. Ichikawa. Structural study of reconstructions at Si(110)-Pb surfaces. II Surf. Sci. 1996, v. 357-358, pp. 476-480.

31. E. Daugy, P. Mathiez, F. Salvan, J. M. Layet. 7x7 Si(lll)-Cu Interfaces: Combined LEED, AES and EELS Measurements. II Surf. Sci. 1985, v. 154, N 1, pp. 267-283.

32. Т. Dceda, Y. Kawashima, H. Itoh, T. Ichinokawa. Surface Structures and Growth Mode of the Cu/Si(100) 2*1 Surface Depending on Heat Treatment. II Surf. Sci. 1995, v. 336, N1-2, pp. 76-84.

33. T. Dceda, Y. Kawashima, H. Itoh, T. Ichinokawa. Surface Structures and Growth Mode for the Cu/Si(110) Surfaces Depending on Heat Treatment. II Surf. Sci. 1995, v. 342, N 1-3, pp. 11-20.

34. C. Herring. Structure and properties of solid surfaces. // University of Chicago Press, 1953.

35. N. Cabrera and R. V. Coleman. The Art and Science of Growing Crystals. II New York, 1963.

36. E. D. Williams, N. C. Bartelt. Surface faceting and the equilibrium crystal shape. II Ultramicroscopy 1989, v. 31, pp. 36-48.

37. M. Horn-von Hoegen, H. Minoda, K. Yagi, F. Meyer zu Heringdorf, D. KShler. Macroscopic one-dimensional faceting of Si(100) upon Au adsorption. II Surf. Sci. 1998, v. 402-404, pp. 464-469.

38. B. Z. Olshanetsky and S. A. Teys. Phase transitions on clean and nickel containing vicinal Si(l 11) surfaces. II Surf. Sci. 1990, v. 230, N 1-3, pp. 184-196.

39. N. C. Bartelt, E. D. Williams, R. J. Phaneuf, Y. Yang, and S. Das Sarma. Orientational stability of silicon surfaces. II J. Vac. Sci. Technol. 1989, v. A 7, N 3, pp. 1898-1905.

40. R. J. Phaneuf, E. D. Williams, and N. C. Bartelt. Temperature dependence of vicinal Si(l 11) surfaces. II Phys. Rev. 1988, v. В 38, N 3, pp. 1984-1993.

41. J. Wei, X. S. Wang, J. L. Goldberg, N. C. Bartelt, and E. D. Williams. Step-Height Mixtures on Vicinal Si(lll) Surfaces. II Phys. Rev. Lett. 1992, v. 68, N 26, pp. 3885-3888.

42. A. Kirakosian, R. Bennewitz, J. N. Crain, Th. Fauster, J. L. Lin, D. Y. Petrovykh, and F. J. Himpsel. Atomically accurate Si grating with 5.73 nm period. II Appl. Phys. Lett. 2001, v. 79, N 11, pp. 1608-1610.

43. С. Y. Fong, M. D. Watson, L. H. Yang and S. Ciraci. Surfactant-mediated growth of semiconductor materials. II Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2002, v. 10, pp. R61-R77.

44. L. Gavioli, K. R. Kimberlin, M. C. Tringides, J. F. Wendelken, and Z. Zhang. Novel Growth of Ag Islands on Si(lll): Plateaus with a Singular Height. II Phys. Rev. Lett. 1999, v. 82, N 1, pp. 129-132.

45. L. Huang, S. J. Chey, J. H. Weaver. Metastable structures and critical thicknesses: Ag on Si(lll)-7*7. И Surf. Sci. 1998, v. 416, N 1-2, pp. LI 101-L1106.

46. F. Moresco, M. Rocca, T. Hildebrandt, and M. Henzler. Growth of ultrathin nanostructuredAg films on Si(lll) 7*7: a SPA-LEED study. II Surf. Sci. 2000, v. 463, N 1, pp. 22-28.

47. G. Le Lay, K. Hricovini and J. E. Bonnet. Ultraviolet photoemission study of the initial adsorption ofPb on Si(100)-2*1. И Phys. Rev. 1989, v. В 39, pp. 39273930.

48. H. Dallaporta and A. Cross. Atomic Bonding at the Si-Au and Si-Си Interfaces. II Surf. Sci. 1986, v. 178, N 1-3, pp. 64-69.

49. R. P. Elliott. Constitution of Binary Alloys. II McGraw Hill, New York, 1965.

50. L. Seehofer, S. Huhs, G. Falkenberg, R. L. Johnson. Gold-induced facetting of

51. Si(lll). II Surf. Sci. 1995, v. 329, N 3, pp. 157-166.

52. M. Shibata, I. Sumita, M. Nakajama. Scanning-tunneling-microscopy study ofinitial stages of Au adsorption on vicinal Si(lll) surfaces. II Phys. Rev. 1996, v. В 53, pp. 3856-3860.

53. K. Aoki, T. Suzuki, H. Minoda, Y. Tanishiro, K. Yagi. Au adsorption induced faceting and phase transitions of facet planes on the Si110. zone studied by UHV-REM. II Surf. Sci. 1998, v. 408, N 1-3, pp. 101-111.

54. M. Horn-von-Hoegen, F. J. Meyer zu Heringdorf, R. Hild, P. Zahl, Th. Schmidt,

55. E. Bauer. Au-induced giant faceting of vicinal Si(001). II Surf. Sci. 1999, v. 433435, pp. 475-480.

56. J. P. LaFemina. Total-energy calculations of semiconductor surface reconstructions. II Surf. Sci. Rep. 1992, v. 16, N 4-5, pp. 137-260.

57. M. Chester, T. Gustafsson. Geometric structure of the Si(lll)-(S *S)R30°-Ausurface. II Surf. Sci. 1991, v. 256, N 1-2, pp. 135-146.

58. L. D. Marks, D. Gozea, R. Feidenhans'l, M. Nielsen, R. L. Johnson. Au 6*6 on

59. Si(lll): evidence for a 2D pseudoglass. II Surf. Rev. Lett. 1998, v. 5, N 2, pp. 459-464.

60. D. Dornisch, W. Moritz, H. Schulz, R. Feidenhans'l, M. Nielsen, F. Grey, R. L.

61. Johnson. AufSi(lll): Analysis of the ( sqrt 3*sqrt 3 )R30° and 6*6 structures by in-plane x-ray diffraction. II Phys. Rev. 1991, v. В 44, pp. 11221-11230.

62. E. A. Khramtsova, H. Sakai, K. Hayashi, A. Ichimiya. One monolayer of gold onan Si(lll) surface: surface phases and phase transitions. II Surf. Sci. 1999, v. 433-435, pp. 405-409.

63. С. А. Тийс, И. Г. Кожемяко, Б. 3. Ольшанецкий. Исследование методом

64. СТМ морфологии чистых и содержащих Ag вицинальных поверхностей (111) кремния. II Поверхность 2000, N 11, стр. 19-26.

65. S. A. Teys, I. G. Kozhemyako, and В. Z. Olshanetsky. STM Study of the Structureand Morphology of Vicinal Si(lll) Surface at Ag Adsorption. II Phys. Low-Dim. Struct. 1999, v. 7/8, pp. 81-88.

66. O. P. Pchelyakov, Yu. B. Bolkhovityanov, A. V. Dvurechenskii, A. I. Nikiforov, A. I. Yakimov, and B. Voigtlander. Molecular beam epitaxy of silicon-germanium nanostructures. II Thin Solid Films 2000, v. 367, N 1-2, pp. 75-84.

67. H. Omi and T. Ogino. Self-organization of Ge islands on high-index Si substrates. И Phys. Rev. 1999, v. В 59, N 11, pp. 7521-7528.

68. M. Kawamura, N. Paul, V. Cherepanov, and B. VoigtlSnder. Nanowires and

69. Nanorings at the Atomic Level. II Phys. Rev. Lett. 2003, v. 91, pp. 096102-1 -096102-4.

70. M. Jalochowski and E. Bauer. Growth of metallic nanowires on anisotropic Sisubstrates: Pb on vicinal Si(001), Si(755), Si(533), and Si(110). II Surf. Sci. 2001, v. 480, N3, pp. 109-117.

71. I. K. Robinson, P. A. Bennett, and F. J. Himpsel. Structure of Quantum Wires in

72. Au/Si(557). II Phys. Rev. Lett. 2002, v. 88, N 9, pp. 096104-1 096104-4.

73. M. Adelt, S. Nepijko, W. Drachsel, H. J. Freund. Size-dependent luminescence ofsmall palladium particles. H Chem. Phys. Lett. 1998, v. 291, pp. 425-432.

74. E. Hoque, A. Petkova, M. Henzler. Growth mode ofPb films on vicinal Si(lll). II

75. Surf. Sci. 2002, v. 515, N 2-3, pp. 312-322.

76. A. L. Wachs, A. P. Shapiro, Т. C. Hsieh, and Т. C. Chiang. Observation of filmstates and surface-state precursors for Ag films on Si(lll). II Phys. Rev. 1986, v. В 33, N2, pp. 1460-1463.

77. Б. И. Болтакс. Диффузия в полупроводниках. II Государственное издательство физико-математической литературы, Москва, 1961.

78. Я. Е. Гегузин. Диффузия по реальной кристаллической поверхности. II Вкн.: Поверхностная диффузия и растекание. Под ред. Я. Е. Гегузина, Москва, Наука, 1969.

79. Н. Fujita. Diffusion with a Sharp Moving Boundary. II J. Chem. Phys. 1952, v. 21,1. N 4, pp. 700-705.

80. Ю. JI. Гаврилюк, В. Г. Лифшиц. Влияние поверхностных фаз на диффузиюзолота на кремнии. II Поверхность 1983, N 4, стр. 82-89.

81. А. Е. Dolbak, В. Z. Olshanetsky, S. I. Stenin, S. A. Teys, Т. A. Gavrilova. Effectof Nickel on Clean Silicon Surfaces: Transport and Structure. II Surf. Sci. 1989, v. 218, N 1, pp. 37-54.

82. M.Y.Lee and P.A.Bennett. Bulk Versus Surface Transport of Nickel and Cobalton Silicon. II Phys. Rev. Lett. 1995, v. 75, N 24, pp. 4460-4463.

83. А. Е. Долбак, Б. 3. Ольшанецкий, С. А. Тийс, Р. А. Жачук. Смена механизмадиффузии Ni на поверхности Si(lll) при адсорбции атомов Co. II Письма в ЖЭТФ 1997, том 66, вып. 9, стр. 611-614.

84. А. Е. Долбак, Б. 3. Ольшанецкий, С. А. Тийс. О механизме переноса никелявдоль поверхности Si(lll) в присутствии адсорбированных атомов кобальта. // Письма в ЖЭТФ 1999, том 69, вып. 6, стр. 423-425.

85. А. Е. Dolbak, В. Z. Olshanetsky, R. A. Zhachuk. On Ni Diffusion at Si(lll) Surface at Fe Coadsorption. II Phys. Low-Dim. Struct. 1998, v. 9/10, pp. 97104.

86. J. Slezak, V. Chab, Z. Chvoj and P. Mutombo. Study of Pb diffusion on Si(lll)7x7) with scanning tunneling microscopy: Low coverage. II J. Vac. Sci. Technol. 2000, v. В 18, pp. 1151-1155.

87. J. M. Gomez-Rodriguez, J. J. Saenz, A. M. Baro, J.-Y. Veuillen and R. C. Cinti.

88. Real-Time Observation of the Dynamics of Single Pb Atoms on Si(l 11)-(7*7) by Scanning Tunneling Microscopy. II Phys. Rev. Lett. 1996, v. 76, N 5, pp. 799802.

89. A. Petkova, J. WollschlSger, H.-L. Gunter and M. Henzler. Order and disorder inultrathin Pb films grown on Si(lll) 7x7 substrates at low temperatures. II Surf.Sci. 2001, v. 482-485, pp. 922-927.

90. K. Budde, E. Abram, V. Yeh and M. C. Tringides. Uniform, self-organized, seven-step height Pb/Si(l 11)-(7*7) islands at low temperatures. II Phys. Rev. 2000, v. В 61, N 16, pp. 10602-10605.

91. E. R. Weber. Transition Metals in Silicon. И Appl. Phys. 1983, v. A 30, pp. 1-22.

92. A. A. Istratov, Ch. Flink, H. Hieslmair, E. R. Weber. Intrinsic Diffusion Coefficient of Interstitial Copper in Silicon. II Phys. Rev. Lett. 1998, v. 81, N 6, pp. 1243-1246.