Электронные состояния на поверхности GaAs с адсорбированными слоями цезия и сурьмы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

0046

На правах рукописи

Журавлев Андрей Григорьевич

ЭЛЕКТРОННЫЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ОаАв С АДСОРБИРОВАННЫМИ СЛОЯМИ ЦЕЗИЯ И СУРЬМЫ

Специальность 01.04.10 -«Физика полупроводников»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск - 2010

- 2 "ЕН 2010

004614880

Работа выполнена в Институте физики полупроводников им. A.B. Ржанова СО РАН.

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук, профессор Альперович Виталий Львович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, с.н.с.

Шкляев Александр Андреевич; кандидат физико-математических наук Викулов Виктор Алексеевич

Ведущая организация -

Институт неорганической химии им. A.B. Николаева СО РАН

Защита состоится «21» декабря 2010 г. в 11 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 003.037.01 при Институте физики полупроводников им. A.B. Ржанова СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики полупроводников им. A.B. Ржанова СО РАН.

Автореферат разослан «15» ноября 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

доктор физико-математических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопросы о микроскопической природе электронных состояний и механизмах формирования изгиба зон на поверхностях полупроводников АШВУ со слоями адсорбатов исследуются и обсуждаются в литературе уже несколько десятилетий, однако ясные и убедительные ответы не получены даже для системы СвЛЗаАв, которая считается модельной [1,2] и используется при создании фотоэмиттеров с эффективным отрицательным электронным сродством (ОЭС) [3]. Долгое время считалось, что положение уровня Ферми и величина изгиба зон на поверхности полупроводников АшВг с адсорбатами "закрепляются" состояниями универсальных собственных дефектов полупроводника, возникающих благодаря выделению энергии при адсорбции [4]. Обратимые изменения изгиба зон на поверхности ваЛв при поочередной адсорбции цезия и кислорода [5,6] свидетельствуют о доминирующем влиянии поверхностных состояний (ПС), обусловленных адатомами [1,2,7], а не собственными дефектами полупроводника. Модель адатом-индуцированных поверхностных состояний, возникающих благодаря гибридизации волновых функций адатомов и атомов полупроводника, позволила объяснить немонотонную зависимость изгиба зон <р5 от величины покрытия адсорбата 6 (измеряемой в монослоях), наблюдавшуюся при нанесении Се и других щелочных металлов на поверхность р-ОаАз(110) [2].

Адсорбированные атомы могут различаться по степени аккомодации (от фи-задсорбции до хемосорбции) и занимать различные адсорбционные места на поверхности полупроводника. Взаимодействие между адатомами оказывает влияние на состояния, индуцированные отдельными адатомами и может приводить к возникновению новых, "коллективных" ПС. Как следствие, адсорбция должна, в общем случае, порождать сложный спектр ПС, не ограниченный единственным донорным состоянием. Однако проявления такого спектра адатом-индуцированных поверхностных состояний в поведении изгиба зон ранее экспериментально не наблюдались, предположительно, по двум причинам. Во-первых, большая часть ранних исследований проводилась на неполярной грани ОаА5(110), которая имеет простую структуру (1x1) [2]. Естественно ожидать, что сложный спектр ПС, обусловленный различием адсорбционных мест, будет формироваться на реконструированной поверхности со сложной поверхностной элементарной ячейкой. Для практически важ-

ной полярной грани GaAs(OOl), которая претерпевает ряд сверхструктурных реконструкций при изменении соотношения мышьяка и галлия в поверхностном слое, было обнаружено, что на Ga-обогащённой поверхности GaAs(001)-(4*2) цезий адсорбируется упорядочение, соразмерно с атомной структурой подложки, сохраняя реконструкцию (4*2) вплоть до покрытий 9Cs ~ 0.75 монослоя (ML), в то время как As-обогащённая поверхность GaAs(001)-(2><4) разупорядочивается начиная с 9Cs~ 0.1-0.3 ML [8]. В связи с этим можно ожидать, что на поверхности GaAs(OOl) будет проявляться сложный спектр адатом-индуцированных ПС, зависящих от атомной структуры исходной поверхности, однако этот вопрос не был изучен экспериментально. Во-вторых, для выявления тонких особенностей эволюции изгиба зон, точность использовавшихся ранее традиционных методов измерения дозовых зависимостей ф3(8) с помощью фотоэмиссионной спектроскопии и спектроскопии фотоотражения была недостаточна. Таким образом, актуальными задачами являются дальнейшее развитие бесконтактных спектроскопических методов для прецизионного измерения дозовых зависимостей изгиба зон в условиях сверхвысокого вакуума и исследование с помощью этих методов связи между атомной структурой и электронными состояниями границ раздела полупроводников АШВУ с адсорбатами.

При использовании полупроводниковых ОЭС-фотокатодов в источниках ультра-холодных и спин-поляризованных электронов актуальна задача защиты поверхности активного слоя от загрязнения и окисления на воздухе. Обычно для защиты поверхности GaAs используют слои мышьяка [9]. Еще лучшую защиту может обеспечить другой элемент пятой группы - сурьма, которая является менее летучей, чем мышьяк [10]. Известно, что при нанесении Sb и последующем прогреве формируется Sb-стабилизированная поверхность GaAs(001)-(2x4), на которой часть атомов мышьяка изовалентно замещена атомами сурьмы. Такая поверхность устойчива в существенно более широком диапазоне температур по сравнению с As-обогащённой поверхностью GaAs(001)-(2x4). Можно предположить, что Sb-стабилизированная поверхность окажется более устойчивой и к адсорбции цезия, однако этот вопрос, а также электронные свойства границ раздела Sb/GaAs и Cs/Sb/GaAs и фотоэмиссионные характеристики GaAs:Sb(Cs,0) фотокатодов ранее не исследовались.

Цель работы заключается в экспериментальном исследовании электронных состояний и фотоэмиссионных свойств поверхности GaAs(OOl) с адсорбированными слоями цезия и сурьмы и связи электронных свойств этой поверхности с её составом

и атомной структурой. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Усовершенствовать алгоритм измерения спектров фотоотражения для повышения точности измерения зависимостей изгиба зон и фото-ЭДС на поверхности полупроводников от концентрации адсорбатов.

2. Изучить процесс генерации и удаления электронных поверхностных состояний при адсорбции и последующей термодесорбции цезия на поверхностях СаА8(001) с различным составом и атомной структурой.

3. Установить связь между атомной структурой и электронными состояниями реконструированных поверхностей СаА8(00]) при адсорбции и термодесорбции сурьмы и цезия.

4. Изучить фотоэмиссионные характеристики фотокатодов с эффективным отрицательным электронным сродством на основе 0аЛз:8Ь(Сз,0).

Объекты и методы исследования. Для минимизации влияния объемных дефектов на электронные свойства поверхности использовались эпитаксиальные слои, выращенные методами молекулярно-лучевой эпитаксии и эпитаксии из металлорга-нических соединений. Чистые поверхности СаЛ5(001) с различными реконструкциями приготавливались по методике, описанной в [9]. Нанесение адсорбатов, определение состава и структуры поверхности стандартными методами Оже-спектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии и дифракции медленных электронов (ДМЭ), а также исследование электронных свойств поверхности методом спектроскопии фотоотражения (ФО) проводились в условиях сверхвысокого вакуума.

Научная новизна работы

1. Впервые экспериментально наблюдались немонотонные зависимости изгиба зон от концентрации адатомов в виде нескольких максимумов и минимумов, свидетельствующие о формировании сложного квазидискретного спектра поверхностных состояний в системе полупроводник-адсорбат.

2. Обнаружен гистерезис зависимости изгиба зон от концентрации адатомов цезия при адсорбции и последующей термодесорбции, указывающий на метаста-бильность системы Сз/СаАв, полученной при комнатной температуре.

3. Впервые изучена эволюция изгиба зон и фото-ЭДС при адсорбции сурьмы на реконструированных поверхностях СаА5(001). На ва-обогащённой поверхности с реконструкцией (4x2) обнаружена немонотонная зависимость изгиба зон от БЬ по-

крытая, в отличие от монотонной зависимости на Ав-обогащённой поверхности с реконструкцией (2><4).

Научная и практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработанный алгоритм измерения и обработки спектров фотоотражения при непрерывном нанесении адсорбатов может быть использован в различных спектроскопических методах для исследования систем с параметрами, меняющимися во времени.

2. Экспериментальное обнаружение немонотонных, состоящих из нескольких максимумов и минимумов зависимостей изгиба зон от цезиевого покрытия на поверхности С5/ОаЛ5(001), свидетельствующих о сложном спектре адатом-индуцированных поверхностных состояний, существенно дополняет картину формирования электронного спектра на границах раздела полупроводник-адсорбат.

3. Изучен вопрос о возможности активирования БЬ-стабилизированной поверхности. Оптимизированы условия приготовления ОЭС-фотокатодов для достижения высоких значений квантового выхода.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Алгоритм измерения спектров систем с меняющимися во времени параметрами, разработанный для прецизионного измерения эволюции изгиба зон с помощью спектроскопии фотоотражения при непрерывном нанесении адсорбатов на поверхность ОаАв и основанный на интерполяции массива экспериментальных данных, является универсальным и может использоваться в различных спектроскопических методах.

2. Немонотонное поведение изгиба зон в виде нескольких максимумов и минимумов при адсорбции цезия на ва-обогащённую поверхность СаА5(001) свидетельствует о формировании сложного квазидискретного спектра поверхностных состояний.

3. Гистерезис зависимости изгиба зон от величины покрытия при адсорбции и термодесорбции цезия свидетельствует о метастабильности системы Ся/СаАвСОСЛ), приготовленной при комнатной температуре.

4. Адсорбция сурьмы на Ав-обогащённую и Оа-обогащённую поверхности ОаАв(001) приводит к качественно различному поведению изгиба зон: в первом случае наблюдается монотонная зависимость изгиба зон от концентрации 5Ь, в то время как во втором - немонотонная дозовая зависимость. Последующий прогрев поверхности БЬ/ОаАвСОО!) при Т = 460°С приводит к значительному уменьшению

изгиба зон (вдвое) и фото-ЭДС (в 30 раз), что свидетельствует о "пассивации" электронных состояний.

5. Связь между атомной структурой и электронным спектром поверхности С5аЛ8(001), обогащенной сурьмой, мышьяком и галлием, с цезием состоит в следующем. При адсорбции цезия на поверхностях, обогащенных сурьмой и мышьяком, наблюдается сходное разупорядочение атомной структуры и близкие дозовые зависимости изгиба зон. Напротив, на Оа-обогащённой поверхности цезий адсорбируется упорядочение, что приводит к более сложной зависимости изгиба зон от Се покрытия. В последующих циклах адсорбции и десорбции цезия сурьма стабилизирует как атомную структуру, так и электронные состояния поверхности СаЛ5(001).

Личный вклад соискателя в диссертационную работу заключается в разработке алгоритма измерения спектров фотоотражения и программного обеспечения для автоматизации измерений, проведении экспериментов и анализе полученных данных, проведении модельных расчётов для описания эксперимента. Автор участвовал в обсуждении полученных результатов, подготовке докладов и публикаций.

Апробация работы. Полученные результаты работы были представлены на Российских конференциях по физике полупроводников (Санкт-Петербург, 2003; Москва, 2005; Екатеринбург, 2007; Новосибирск, 2009), IX Российской конференции "Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы Ш-У (Томск, 2006), 28ой международной конференции по физике полупроводников (Вена, 2006), международных симпозиумах "Наноструктуры: физика и технология" (Новосибирск, 2007; Владивосток, 2008; Минск, 2009), совещании "Актуальные проблемы полупроводниковой фотоэлектроники" (Новосибирск, 2008), XIV симпозиуме "Нанофизика и наноэлектроника" (Нижний Новгород, 2010), научных семинарах ИФП СО РАН. По результатам диссертации опубликовано 17 работ.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 146 страниц и включает 45 рисунков и список литературы из 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулирована цель работы, научная новизна результатов, изложены выносимые на защиту положения, даётся краткая аннотация диссертационной работы.

Первая глава включает обзор механизмов формирования поверхностных электронных состояний и формирования изгиба зон на поверхности полупроводников при адсорбции различных атомов. Основное внимание уделяется вопросам взаимодействия адатомов цезия и сурьмы с поверхностью ваЛв. Приводятся известные из литературы сведения о влиянии Се и ЭЬ на атомную структуру поверхности ОаАх(001). Обзор литературы показал, что поверхностные состояния, возникающие при адсорбции цезия и сурьмы на реконструированных поверхностях ОаЛ5(001), изучены недостаточно. В заключительном параграфе первой главы

сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена методике эксперимента. Поверхностное электрическое поле определялось по периоду осцилляций Франца-Келдыша (ОФК) в спектрах фотоотражения, по величине поля вычислялся изгиб зон. Эксперименты выполнялись на эпитак-сиальных ЦР+-структурах с однородным поверхностным полем, состоящих из тонкого (~ 100 нм) нелегированного слоя г-ОаАз, выращенного поверх сильнолегированного слоя р+-ОаА8 (толщиной ~ 1 мкм и концентрацией акцепторов ~ 1018см"3) на полуизолирующих подложках СаАз(001). Однородность электрического поля в приповерхностном слое г-ОаАв обеспечивает высокую точность 12%) определения приповерхностного поля и изгиба зон.

В данной работе был предложен и реализован новый алгоритм измерения спектров фотоотражения, что позволило детально изучить эволюцию изгиба зон и фото-ЭДС при нанесении адсорбата [А10.А15]. Традиционный алгоритм измерения спектров ФО при фиксированных концентрациях адсорбата проиллюстрирован на рис. 1а. В этом алго-

Рис. 1. Спектры фотоотражения, измеренные на чистой поверхности СаА5(001) и при фиксированных покрытиях цезия (а) и при непрерывном нанесении цезия (Ь).

ритме время, затрачиваемое на нанесение адсорбата и последующую релаксацию, не используется для измерения сигнала ФО. В новом алгоритме спектры ФО измеряются при непрерывном нанесении цезия (рис. Ib). В результате измерений получается двумерный массив величины сигнала ФО как функции энергии фотонов и времени нанесения адсорбата. Спектр ФО, соответствующий любому заданному покрытию, определяется интерполяцией полученного массива данных. Данный алгоритм позволил повысить точность измерения зависимости cps(0) и в несколько раз сократить полное время эксперимента, что существенно для минимизации влияния остаточной атмосферы вакуумной камеры на свойства поверхности с адсорбатом.

Третья глава посвящена изучению поверхностных электронных состояний GaAs(OOl) с адсорбированными слоями цезия. В §3.1 представлены результаты сопоставления эволюции атомной структуры и изгиба зон при адсорбции цезия на As-и Ga-обогащённых поверхностях GaAs(OOl). Установлено, что на As-обогащённой поверхности интенсивность дробных рефлексов монотонно затухает при увеличении цезиевого покрытия; дробные рефлексы практически полностью исчезают при во, >0.3 ML [А4]. При этом эволюция изгиба зон cps(0cs) аналогична наблюдавшейся ранее для адсорбции щелочных адатомов на поверхности полупроводников АШВЧ [2]: <ps быстро возрастает при малых покрытиях, проходит через максимум cps~0.7 эВ при 0Cs -0.1-0.2 ML, затем плавно снижается и насыщается при 9cs>0.3ML. При упорядоченной адсорбции цезия на Ga-обогащённой поверхности GaAs(001)-(4x2) интенсивность дробных рефлексов ведет себя немонотонно: возрастает при малых 0cs, достигает максимума при 0Cs~ 0.3 ML и уменьшается при 0Сз> 0.3 ML. Эволюция (ps(9cs) на Ga-обогащённой поверхности также существенно иная: при малых 0C¡ изгиб зон возрастает медленнее, максимум достигается при 0cs~O.4ML, а при 0cs ~ 0.2 ML наблюдается дополнительное «плечо», свидетельствующее о формировании более сложного спектра поверхностных состояний [11,А1,А2].

В §3.2 сообщается об обнаружении немонотонного, в виде нескольких максимумов и минимумов, по ведения изгиба зон при адсорбции Cs на Ga-обогащённую поверхность GaAs(OOl), приготовленную прогревом при температурах 540-580°С (треугольники на рис.2) и обсуждается природа этого явления [АЗ]. Такая "тонкая структура" дозовой зависимости изгиба зон не наблюдалась ранее ни для одной системы полупроводник-адсорбат. В §3.3 экспериментальные зависимости <ps(9cs) с "тонкой структурой" сопоставлены с полуколичественной моделью Клепайса и Хар-

и

0.8 0.7 0.6

8 0.5 ю

Й0.4

И

5

0.3 0.2

№

• / ! t 4 Г Г 1

■ U 3 У

Л о /

■ Р / /

К /V ; № -"V у 4 Г

рисона [7], в которой учитывается влияние адатом-индуцированных микродиполей на энергию ПС. Зависимость ср5(еа), рассчитанная по этой модели в предположении, что при адсорбции цезия в запрещённой зоне последовательно генерируются четыре поверхностных состояния, показана на рис.2 сплошной линией и, как видно, хорошо описывает эксперимент. Пороговые покрытия, при кото-

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Це-шевое покрытие, ML

Рис. 2. Эволюция изгиба зон при адсорбции цезия (треугольники) и его последующей

термодесорбции (квадраты) в первом (за- __

, , рых возникают очередные уровни ПС,

полненные символы) и втором (пустые 1 1 J ^

символы) . адсорбционно-десорбционных показаны на рис.2 стрелками с номе-

циклах. Сплошная линия - расчёт, штрихо- Энергетическое положение ка-

вая линия проведена для удобства воспри-

jjjjjjj ждого уровня и доля адатомов,

генерирующих эти уровни, а также пороговые покрытия служили подгоночными параметрами. Найденные из сопоставления расчёта с экспериментом уровни энергии, отсчитанные от потолка валентной зоны, лежат в диапазоне от 0.65 эВ до 1.2 эВ, а факторы заполнения - от 1 % до 4 %. Форма каждого максимума зависимости изгиба зон от концентрации адатомов определяется, главным образом, параметрами соответствующего ПС, поэтому, несмотря на большое число подгоночных параметров, их значения определяются с разумной точностью (<10-20 %).

Несмотря на хорошее согласие расчёта с экспериментом, модель дискретных уровней, индуцированных отдельными цезиевыми адатомами, заведомо неприменима в области 6Cs ~ 0.5 ML, поскольку в этой области покрытий взаимодействие между цезиевыми адатомами приводит к конденсации адатомов в двумерные островки с металлическим спектром электронных возбуждений [11,12]. Кроме того, малость факторов заполнения означает, что в формировании наиболее высокоэнергетических уровней, определяющих эволюцию изгиба зон, участвует только малая доля атомов цезия, в то время как большая часть адатомов создает донорные поверхностные состояния, которые остаются незаряженными, поскольку лежат ниже уровня Ферми - в нижней части запрещённой зоны и, возможно, на фоне валентной зоны. Можно предположить, что высокоэнергетические донорные ПС индуцирова-

ны слабосвязанными адатомами, в то время как сильно связанным адатомам отвечают состояния, лежащие ниже по энергии. Для проверки этого предположения были проведены эксперименты по измерению изгиба зон после изохронных отжигов поверхности (квадраты на рис.2). Видно, что прогрев поверхности при относительно низких температурах Т <200°С, когда большая часть адатомов (0cs > 0.4 ML) остаётся на поверхности, приводит к резкому падению изгиба зон. При циклическом нанесении и удалении цезия (заполненным и пустым символам соответствуют два последовательных цикла) зависимость q>s(0cs) представляет собой воспроизводимую петлю гистерезиса. Наблюдение гистерезиса подтверждает гипотезу о дисперсии энергий связи адатомов и свидетельствует о том, что система Cs/GaAs(001), приготовленная при комнатной температуре, является метастабильной [А 10].

В §3.5 изложены результаты изучения релаксационных процессов в адсорбированных слоях цезия на поверхности GaAs(OOl) [А15]. После нанесения цезия наблюдалась релаксация сигнала ФО, который пропорционален поверхностной фото-ЭДС. Предложенная в данной работе интерполяционная методика измерения спектров ФО позволила изучить не только кинетику фото-ЭДС, но и кинетику изгиба зон. Для этого непрерывное измерение спектров ФО продолжалось после выключения источника цезия. Затем путём интерполяции из измеренного массива данных были получены спектры, соответствующие фиксированным моментам времени и из

этих спектров определена кинетика изгиба зон (рис.3). Видно, что при покрытии 0Cs<0.45 ML величина изгиба зон уменьшается на 10-20% за 3-10 минут. При eCs>0.45ML, когда на поверхности Cs/GaAs(001) наблюдается переход от отдельных адатомов к двумерным металлическим островкам [11,12], изгиб зон с экспериментальной точностью (-1-2%) остаётся постоянным. Наблюдаемая кинетика изгиба зон и фото-ЭДС свидетельствует о формировании неравновесного адсорбционного слоя во время нанесения Cs и обусловлена, предположительно, аккомодацией

1 0^-0.45 ML

5 0.96

ъ - 0.92 о э- _ л 0.3 ML и п " 0.15 ML

& 0.88

0.84 V А N----А

Время, мин Рис. 3. Релаксация изгиба зон при различных цезиевых покрытия после выключения Сз источника. Величины изгиба зон нормированы на значение, измеренное непосредственно перед выключением цезиевого источника.

неравновесных адатомов. Эта аккомодация ведет к понижению энергии Сэ-индуци-рованных ПС и уменьшению изгиба зон.

В четвертой главе обсуждается совместное влияние сурьмы и цезия на атомную структуру и электронные свойства поверхности СаАз(001). В §4.1 изучена эволюция атомной структуры и электронных свойств поверхности 8Ь/ОаАз(001) при адсорбции сурьмы на Ав- и ва-обогащённой Рис.4. Картины ДМЭ ва- поверхности ОаАз(001) и последующей

стабилизированной поверхности херМодесорбции [А11,А13,А17]. На обеих ОаАз(001)-(4х2) (а), после адсорбции

0.6 МЬ сурьмы (Ь) и прогрева поверх- поверхностях при нанесении сурьмы нанести с 0а ~ 2 МЬ при Т = 430°С (с) и блюдалось разупорядочение, которое про-

550°С (а). ,, ,

являлось в увеличении диффузного фона и

уменьшения интенсивности дробных рефлексов в картинах ДМЭ. На рис.4(а,Ь) представлены картины ДМЭ на Оа-обогащённой поверхности и после адсорбции 0.6 МЬ сурьмы. Дробные рефлексы, отвечающие периоду х4, видны вплоть до 9$ь ~ 0.60.8 МЬ и исчезают при Э5ь> 1 МЪ. Независимо от реконструкции исходной чистой поверхности СаА8(001), прогрев после адсорбции сурьмы приводил к формированию вЬ-стабилизированных реконструкций. В диапазоне температур 400-450°С наблюдалась смесь реконструкций (1х3) и (2*4) (рис. 4с), а начиная с Т = 450°С и вплоть до 550°С - реконструкция (2x4) (рис. 4с1) [10]. Отметим, что переход от Оа-обогащённой поверхности СаА8(001)-(4х2) к 8Ь-стабилизированной ОаА$(001)-(2x4) в данной работе наблюдался впервые.

Несмотря на сходное поведение атомной структуры, зависимости изгиба зон <р5 от концентрации адатомов сурьмы 85ъ при адсорбции на Ав- и Оа-обогащённые поверхности качественно различны (рис. 5а, треугольники и кружки, соответственно). На Ав-обогащённой поверхности при увеличении 9$ь наблюдается монотонный рост ф5, обусловленный, по-видимому, увеличением концентрации донорных поверхностных состояний, порождённых слоем сурьмы. На Оа-обогащённой поверхности зависимость срв^ь) немонотонна: острый максимум при малых взъ-ОЛ МЬ сменяется широким минимумом в области 0зь~О.2-О.4 МЬ и последующим монотонным ростом. Различие в поведении изгиба зон обусловлено, по-видимому, разли-

Sb покрытие, ML 0.5 1

50 100 150 До за Sb, мин

Рис. 5. Эволюция изгиба зон при нанесении сурьмы на As-обогащённую (треугольники) и Ga-обогашённую (кружки) поверхности GaAs(001).

чиями в ближнем порядке на границах 5Ь/ОаАБ(001) при нанесении БЬ на Аб- и йа-обогащённые поверхности. Последующий прогрев поверхности (}аЛь(001) с адсорбированными слоями сурьмы при Т ~ 460°С приводит к уменьшению изгиба зон (приблизительно в 2 раза) и фото-ЭДС (в 20-30 раз). Малые значения изгиба зон и фото-ЭДС, которая зависит от процессов захвата и рекомбинации фотоэлектронов на поверхности, свидетельствуют о пассивации электронных состояний на БЬ-стабилизированной поверхности

ОаА5(001)-(2х4).

В §4.2 изучена эволюция атомной структуры и электронных состояний при адсорбции и последующей термодесорбции Се на БЬ-стабилизированной поверхности с реконструкцией (2><4) [А13,А17]. При адсорбции цезия на этой поверхности наблюдается монотонное затухание дробных рефлексов в картине ДМЭ, хотя это затухание более медленное, чем на Ав-обогащённой поверхности. После прогрева ра-зупорядоченной поверхности С5/8Ь/ОаАл с 0С5 - I МЬ при температуре 550°С появляется новая реконструкция (2><6). Такое поведение отличается от Ся-индуцированных изменений Ав-обогащённой поверхности (2x4), на которой после адсорбции Се и прогрева при относительно низкой температуре Т ~ 480°С наблюдается переход к Оа-обогащённой поверхности с реконструкцией (4x2) [8].

Для изучения электронных состояний, индуцированных цезием на БЬ-стабилизированной поверхности СаЛз(001) с реконструкцией (2x4), была измерена зависимость изгиба зон от Сэ покрытия (рис.ба, кривая 1). Цезированный образец прогревался при последовательно увеличивающихся температурах, и после каждого прогрева вновь проводилось измерение дозовой зависимости изгиба зон (кривые 2-4 на рис.ба). Видно, что форма зависимостей изгиба зон от дозы цезия, отражающая спектр адатом-индуцированных состояний, аналогична наблюдавшейся на Аб-обогащённой поверхности, однако начиная с температур прогрева Т = 500°С, эта форма стабилизируется и не зависит от температуры. Такое поведение радикально отличается от результатов аналогичного эксперимента на Ль-обогащспной поверх-

ности (рис.бЬ), на которой при увеличении температуры прогрева в дозовой зависимости изгиба зон проявляется отчетливая "тонкая структура" в виде нескольких максимумов и минимумов. Таким образом, структура и электронные свойства ЭЬ-стабилизированной поверхности оказываются более устойчивыми к адсорбции цезия и последующим прогревам по сравнению с Ав-обогащённой поверхностью.

В §4.3 приведены результаты сравнительного исследования фотоэмиссионных характеристик ОЭС-фотокатодов с сурьмой ОаАэ^ЫСз.О), полученных активированием 8Ь-стабилизированной поверхности ОаЛ5(001)-(2*4), и фотокатодов без сурьмы 0аА$(С5,0), полученных активированием Оа-обогащённой поверхности ОаА8(001)-(4><2) [А12,А16]. Для достижения высокого квантового выхода использовалась "двухстадийное" активирование, состоящее в нанесении цезия и кислорода на исходную поверхность, промежуточного прогрева при относительно низкой температуре, приводящего к удалению части активирующего покрытия, и повторного цезий-кислородного активирования, в результате которого достигается приблизительно в полтора раза более высокий квантовый выход фотоэмиссии по сравнению с первым активированием. Перед следующим циклом двух-стадийного активирования, для удаления (Сб.О) покрытия проводилась термическая очистка поверхности при более высоких температурах 560-590°С. Определена оптимальная температура промежуточного прогрева 500+10°С, при которой достигаются наибольшие значения квантового выхода. Эти значения, полученные в геометрии "на отражение" для ОЭС-фотокатодов с сурьмой и без сурьмы, оказались близкими и лежат в диапазоне 27-31%. Показано, что при многократных циклах активирова-

Цезиевое покрытое, МЬ О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Время нанесения (X мин

Рис. 6. (а) Эволюция изгиба зон при нанесении цезия на ЭЬ-стабилизированную поверхность (1) и на поверхности, полученные прогревом цезированного образца при температурах 460°С (2), 500°С (3) и 580°С (4). (Ь) Эволюция изгиба зон при нанесении цезия на Ав-обогашённую поверхность (5) и на поверхности, полученные прогревом цезированного образца при температурах 450°С (б), 540°С (7) и 580°С (8). Линии проведены для удобства восприятия.

ния квантовый выход уменьшается незначительно (не более чем на 2% за 7 циклов). Таким образом, использование защитных слоев сурьмы не приводит к уменьшению квантового выхода ОЭС-фотокатодов и позволяет многократно использовать фотокатод путем термической очистки и реактивирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен и реализован новый алгоритм измерения и обработки спектров систем с параметрами, меняющимися во времени, основанный на интерполяции массива экспериментальных данных. Этот алгоритм использован для прецизионного измерения эволюции изгиба зон и фото-ЭДС при адсорбции цезия и сурьмы на СаА8(001) по спектрам фотоотражения.

2. На поверхности Сх/ОаА5(001) впервые наблюдалось немонотонная зависимость изгиба зон от величины цезиевого покрытия в виде нескольких максимумов и минимумов. Такое поведение свидетельствует о формировании сложного квазидискретного спектра адатом-индуцированных поверхностных состояний.

3. Обнаружен гистерезис зависимости изгиба зон от величины Се покрытия при адсорбции и последующей термодесорбции цезия. Гистерезис указывает на ме-тастабильность системы С8/ОаЛ«((Ю1), приготовленной при комнатной температуре.

4. Установлено, что при адсорбции субмонослойных покрытий сурьмы на Ав-обогащенной поверхности изгиб зон монотонно возрастает, в то время как на ва-обогащённой поверхности наблюдается немонотонная дозовая зависимость изгиба зон с максимумом при Э^-0.1 МЬ. Сходство в поведении дифракционных картин говорит о том, что различие в поведении изгиба зон обусловлено, по-видимому, различиями в ближнем порядке на границах 5Ь/СаА5(001) при нанесении БЬ на Аб- и Оа-обогащённые поверхности. При термодесорбции сурьмы наблюдалось уменьшение изгиба зон (вдвое) и фото-ЭДС (в 20-30 раз), свидетельствующее о пассивации электронных состояний на БЬ-стабилизированной поверхности СаА5(001).

5. В экспериментах по адсорбции и термодесорбции цезия на поверхностях СаЛ8(001) с различными атомными реконструкциями и составом (обогащенных галлием, мышьяком и сурьмой) установлена корреляция в поведении атомной структуры и поверхностных электронных состояний. Адсорбция Сэ на Ав- и БЬ-обогащённых поверхностях приводит как к сходному разупорядочению атомной структуры, так и к близким дозовым зависимостям изгиба зон. При десорбции цезия

и последующих адсорбционно-десорбционных циклах обнаружено стабилизирующее влияние сурьмы на атомную структуру и электронные состояния поверхности Cs/Sb/GaAs(001).

6. Проведено экспериментальное сравнение фотоэмиссионных свойств фотокатодов с сурьмой GaAs:Sb(Cs,0) и без сурьмы GaAs(Cs,0). Определены оптимальные температуры промежуточных прогревов при двухстадийном активировании. Наибольшие квантовые выходы фотоэмиссии, полученные в геометрии "на отражение" для обоих типов фотокатодов, оказались близкими и лежат в диапазоне 2731%.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

[AI] Альперович B.JI. Цезий-индуцированные электронные состояния и тазмоны на поверхности полупроводников АШВГ. I B.JI. Альперович, B.C. Воронин, А.Г. Журавлев, O.E. Терещенко, Г.Э. Шайблер, A.C. Терехов. // VI Российская конференция по физике полупроводников. Санкт-Петербург, 27-31 октября 2003. Тезисы докладов - стр. 143-144. [А2] Tereshchenko O.E. Cesium-induced surface conversion: From As-rich to Ga-rich GaAsfOO]) at reduced temperatures. / O.E. Tereshchenko, V.L. Alperovich, A.G. Zhuravlev, A.S. Terekhov, D. Paget // Phys. Rev. B. - (2005). - Vol. 71, P. 155315(7).

[A3] Журавлев А. Г. Адсорбционные состояния цезия на поверхности GaAs. / А.Г. Журавлев, B.JI. Альперович, Г.Э. Шайблер, A.C. Терехов. // VII Российская конференция по физике полупроводников, Москва, 18-23 сентября 2005. Тезисы докладов - С. 158.

[A4] Журавлев А.Г. Эволюция атомной структуры и электронных состояний на поверхности GaAs(001) при адсорбции и десорбции цезия. / А.Г. Журавлев, К.В. Торопецкий, O.E. Терещенко, B.JI. Альперович, Г.Э. Шайблер, A.C. Терехов. // IX Российская конференция "Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V", Томск, 3-5 октября 2006. Тезисы докладов -стр. 149-152.

[А5] Bakin V.V. Semiconductor surfaces with negative electron affinity. / A.A. Pakhnevich, A.G. Zhuravlev, A.N. Shornikov, I.O. Akhundov, O.E. Tereshechenko, V.L. Alperovich, H.E. Scheibler and A.S. Terekhov. // e-J. Surf. Sei. Nanotech. - (2007). - Vol. 5, - P.80-88. [A6] Альперович B.JI. Электронные свойства поверхности GaAs(OOl) с адсорбированными слоями сурьмы. / А.Г. Журавлев, A.C. Терехов // VIII Российская конференция по физике полупроводников, Екатеринбург, 2007. Тезисы докладов -С. 125.

[А7] Журавлев А.Г. Спектроскопия систем с параметрами, меняющимися во времени: фотоотражение полупроводников с адсорбатами. / А.Г. Журавлев,

В JI. Альперович, Г.Э. Шайблер, А .С. Ярошевич // VIII Российская конференция по физике полупроводников, Екатеринбург, 2007. Тезисы докладов - С. 419.

[А8] Alperovich V.L. Electronic states induced by cesium on atomically rough and flat GaAs(OOl) surface. / V.L. Alperovich, A.G. Zhuravlev, I.O. Akhundov, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov // 15'h Int. Symp. Nanostructure: Physics and Technology, Novosibirsk. 2007. - P.166-167.

[A9] Alperovich V.L. New Insight In The Metal-Semiconductor Interface Formation: Generation And Removal Of Donor-Like Surface States On Cs/p-GaAs(001). / V.L. Alperovich, A.G. Zhuravlev, O.E. Tereshchenko, H.E. Scheibler, and A.S. Terekhov // Proc. 28th Intern. Conf. on Physics of Semiconductors, edited by W. Jantsch and F. Schaffler, 2007. - P. 12-13.

[A10] Журавлев А.Г. Генерация и удаление адатом-индуцированных электронных состояний на поверхности Cs/GaAs(001) / А.Г. Журавлев, В.Л. Альперович. II Письма в ЖЭТФ. - (2008). - Том 88, - Вып. 9. - стр.702-706.

[А11] Zhuravlev A.G. Electronic states induced by antimony and cesium on atomically flat GaAs(OOl) surface. / A.G. Zhuravlev, V.L. Alperovich. // 16,!i Int. Symp. Nanostructure: Physics and Technology, Vladivostok. 2008. - P.173-174.

[A12] Журавлев А.Г. Атомная структура, электронные свойства и эмиссионные характеристики фотокатодов на основе GaAs:Sb(Cs,0). / А.Г. Журавлёв, B.JI. Альперович, К.В. Торопецкий, А.С. Терехов. // Конференция "Фотоника-2008", Новосибирск. 2008. Тезисы докладов - С. 95.

[А13] Zhuravlev A.G. Transformation of atomic structure and electronic properties at Sb/GaAs(OOI) and C.s/Sb/GaAs(001) interfaces. / A.G. Zhuravlev, K.V. Toropetsky, V.L. Alperovich. // 17th Int. Symp. Nanostructure: Physics and Technology, Minsk, 2009. - P. 169-170.

[A14] Журавлев А.Г. Атомные реконструкции и электронные свойства атомно-гладкой поверхности GaAs с адсорбатам., / А.Г. Журавлев, К.В. Торопецкий, О.Е. Терещенко, B.JI. Альперович. // IX Российская конференция по физике полупроводников. Новосибирск. 2009. Тезисы докладов - С. 44.

[А15] Zhuravlev A.G. Spectroscopy of systems with time variable parameters: photore-flectance of GaAs(OOl) under cesium adsorption. / A.G. Zhuravlev, H.E. Scheibler, A.S. Jaroshevich, V.L. Alperovich. II J. Phys.: Condens. Matter. - (2010). - Vol.22. —P.l 85801(5).

[A16] Журавлев А.Г. Атомные реконструкции и электронные состояния поверхности GaAs с адсорбированными слоями сурьмы и цезия. / А.Г. Журавлев, П.А. Половодов, КВ. Торопецкий, В.Л. Альперович. // XIV симпозиум «На-нофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 2010. Тезисы докладов. -стр. 315-316.

[А 17] Журавлев А.Г. Атомные реконструкции и электронные состояния на поверхности GaAs(OOl) с адсорбированными слоями сурьмы и цезия. / А.Г. Журавлев, К.В. Торопецкий, П.А. Половодов, В.Л. Альперович. // Письма в ЖЭТФ. - (2010), - Том. 92, - Вып.5, - стр. 351-356.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Mönch W. Semiconductor surfaces and interfaces. — Springer-Verlag, Berlin, 1993. — p.366.

[2] Bechstedt F. Alkali adsorption on GaAs(llO): atomic structure, electronic states and surface dipoles / F.Bechstedt, M. Scheffler. // Surf. Sei. Rep. - (1993), - Vol.18, -P. 145-198.

[3] Белл Р.Л. Эмиттеры с отрицательным электронным сродством. — М.: «Энергия», 1978. —192 с.

[4] SpicerW.E. New and unified model of Schottky barrier and Ill-V insulator interface states formation. / W.E. Spicer, P.W. Chye, P.R. Skeath, C.Y. Su, I. Lindau. // J. Vac. Sei. Technol. - (1979), - Vol.16, - №5, - P.1422-1432.

[5] Laubschat С. Switching of band bending at the nonreactive C.sOx/GaAs(l 10) interface. / C. Laubschat, M. Prietsch, M. Domke, E. Weschke, E. Remmers, T. Mandel, E. Ortega, G. Kamdl. // Phys. Rev. Lett. - (1989), - Vol.62, - №11, - P.1306-1309.

[6] Alperovich V.L. Unpinned behavior of electronic properties of p-GaAs(Cs,0) surface at room temperature. / V.L. Alperovich, A.G. Paulish, A.S. Terekhov. // Surf. Sei. -(1995), - Vol.331-333, - P.1250-1255.

[7] Klepeis J.E. Coverage dependence of Schottky barrier formation, t J.E. Klepeis, W.A. Harrison. // J.Vac.Sci.Technol.B. - (1989), - Vol.7, - №4, - P.964-970.

[8] Терещенко O.E. Уменьшение энергии связи атомов мышьяка на поверхности GaAs(001)-(2*4)/c(2*8) под влиянием адсорбированного цезия. / O.E. Терещенко,

B.Л. Альперович, A.C. Терехов. // Письма в ЖЭТФ. - (2004), - Том 79, - Вып.З, -

C. 163-167.

[9] Alperovich V.L. Surface passivation and morphology of GaAs(lOO) treated in HC1-isopropyl alcohol solution. / V.L. Alperovich, O.E. Tereshchenko, N.S. Rudaya,

D.V. Sheglov, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov. II Appl. Surf. Sei. - (2004), - Vol.235, -P. 249-259.

[10] Zinck J.J. / Desorption behavior of antimony multilayer passivation on GaAs (001). / J.J. Zinck, E.J. Tarsa, B. Brar, J.S. Speck. // J. Appl. Phys. - (1997). - Vol.82. - P.6067.

[11] Tereshchenko O.E. Structural and electronic transformation at the Cs/GaAs(100) interface. / V.S. Voronin, H.E. Scheibler, V.L. Alperovich, A.S. Terekhov. // Surf. Sei. -(2002). - Vol. 507-510. - P.51-56.

[12] Whitman L.J. Geometric and electronic properties of Cs structures on III-V (110) surfaces: From ID and 2D insulators to 3D metals. / L.J. Whitman, Joseph A. Stroscio, R.A. Dragoset, and R.J. Celotta. // Phys. Rev. Lett. - (1991). - Vol.66. -P.1338—1341.

Подписано в печать 29.10.2010 Формат 60x84/16

Печ.л. 1 Заказ N86 Тираж 100

Отпечатано на полиграфическом участке издательского отдела Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 5

Содержание.

Список сокращений и условных обозначений.

Введение.

Глава I. Обзор литературы.

§1.1 Электронные состояния на поверхности полупроводников со слоями адатомов.

§ 1.2 Атомная структура и электронные состояния поверхности Си/ваМ.

§1.3 Атомная структура и электронные состояния поверхности БЬ/ваАз.

§ 1.4 Постановка задачи.

Глава II. Методика эксперимента.

§2.1. Образцы.

§2.2 Экспериментальные сверхвысоковакуумные установки.

§2.3 Приготовление атомарно-чистой поверхности ОаАз(001) и границ раздела Сз/СаАз(001), Сз/8Ь/ОаАз(001).

§2.4 Методы определения состава и атомной структуры поверхности полупроводников.

§2.5 Определение изгиба зон и фото-ЭДС на поверхности методом спектроскопии фотоотражения.

Глава III. Электронные свойства поверхности СаАз(001) с адсорбированными слоями цезия.

§3.1 Атомная структура и электронные свойства поверхности Сз/СаА8(001).

§3.2 Тонкая структура дозовых зависимостей изгиба зон и фото-ЭДС в системе Сз/ОаАБ(001).

§3.3 Расчет эволюции изгиба зон и сопоставление с экспериментом

§3.4 Гистерезис зависимости изгиба зон от величины покрытия при адсорбции и термодесорбции цезия на поверхности ОаАз(001).

§3.5 Кинетика изгиба зон на поверхности Сз/ОаА8(001).

Вопросы о микроскопической природе электронных состояний и механизмах формирования изгиба зон на поверхностях полупроводников АШВУ со слоями адсорбатов исследуются и обсуждаются в литературе уже несколько десятилетий, однако ясные и убедительные ответы не получены даже для системы СэЛлаАБ, которая считается модельной [1,2] и используется при создании фотоэмиттеров с эффективным отрицательным электронным сродством (ОЭС) [3]. Долгое время считалось, что положение уровня Ферми и величина изгиба зон на поверхности полупроводников АШВУ с адсорбатами "закрепляются" состояниями универсальных собственных дефектов полупроводника, возникающих благодаря выделению энергии при адсорбции чужеродных атомов [4]. Обратимые изменения изгиба зон на поверхности ОаАэ при поочередной адсорбции цезия и кислорода, наблюдавшиеся как при низкой [5], так и при комнатной температурах [6], свидетельствует о доминирующем влиянии поверхностных состояний (ПС), обусловленных адатомами [1,2,7], а не собственными дефектами полупроводника. Модель адатом-индуцированных поверхностных состояний, возникающих благодаря гибридизации волновых функций адатомов и атомов полупроводника, позволила объяснить немонотонную зависимость изгиба зон ср5 от величины покрытия адсорбата 0 (измеряемой в монослоях), наблюдавшуюся при нанесении Сэ и других щелочных металлов на поверхность р-ОаАэ [2]. Согласно [1,2,7], при малых 0 изолированные, невзаимодействующие электроположительные адатомы формируют донорное ПС в запрещённой зоне, которое отдаёт электрон в объём р-ОаАБ и заряжает поверхность. Как следствие, изгиб зон увеличивается, а затем, когда уровень Ферми на поверхности приближается к адатом-индуцированному донорному уровню, достигает максимального значения. Дальнейшее плавное снижение ф5 при увеличении 0 обусловлено изменением энергетического положения поверхностного донорного уровня под влиянием адатом-индуцированных микродиполей [7]. Окончательная "стабилизация" величины ф8(0) при 0>О.5 монослоя (МЬ) связана с формированием "металлического" спектра ПС, когда происходит конденсация адатомов в металлические кластеры [8], и далее, при 0 > 1 МЬ формируется барьер Шоттки [1,2].

Адсорбированные атомы могут различаться по степени аккомодации (от физадсорбции до хемосорбции) и занимать различные адсорбционные места на поверхности полупроводника. Взаимодействие между адатомами оказывает влияние на состояния, индуцированные отдельными адатомами и может приводить к возникновению новых, "коллективных" ПС. Как следствие, адсорбция должна, в общем случае, порождать сложный спектр ПС, не ограниченный единственным донорным состоянием. Однако проявления такого спектра адатом-индуцированных поверхностных состояний в поведении изгиба зон ранее экспериментально не наблюдались, предположительно, по двум причинам. Во-первых, большая часть ранних исследований проводилась на неполярной грани ОаАз(ПО), которая имеет простую структуру (1x1) [2]. Естественно ожидать, что сложный спектр ПС, обусловленный различием адсорбционных мест, будет формироваться на реконструированной поверхности со сложной поверхностной элементарной ячейкой. Для практически важной полярной грани ОаАз(001), которая претерпевает ряд сверхструктурных реконструкций при изменении соотношения мышьяка и галлия в поверхностном слое, было обнаружено, что на Оа-обогащённой поверхности ОаАз(001)-(4х2) цезий адсорбируется упорядоченно, соразмерно с атомной структурой подложки, сохраняя реконструкцию (4x2) вплоть до покрытий 0-0.75 МЬ, в то время как Аэ-обогащённая поверхность СаАз(001)-(2x4) разупорядочивается уже при малых цезиевых покрытиях, начиная с 0~ 0.1-0.3 МЬ [9]. В связи с этим можно ожидать, что на поверхности ОаАз(001) будет проявляться сложный спектр адатом-индуцированных ПС, зависящих от атомной структуры исходной поверхности, однако этот вопрос не был изучен экспериментально. Во-вторых, для выявления тонких особенностей эволюции изгиба зон, точность использовавшихся ранее традиционных методов измерения дозовых зависимостей ф5(Э) с помощью фотоэмиссионной спектроскопии и спектроскопии фотоотражения недостаточна. Таким образом, актуальными задачами являются дальнейшее развитие бесконтактных спектроскопических методов для прецизионного измерения дозовых зависимостей изгиба зон в условиях сверхвысокого вакуума и исследование с помощью этих методов связи между атомной структурой и электронными состояниями границ раздела полупроводников АШВУ с адсорбатами.

При использовании полупроводниковых ОЭС-фотокатодов в источниках ультра-холодных и спин-поляризованных электронов актуальна задача защиты поверхности активного слоя от загрязнения и окисления на воздухе. Обычно для защиты поверхности СаАэ используют слои мышьяка [10]. Еще лучшую защиту может обеспечить другой элемент пятой группы - сурьма, которая является менее летучей, чем мышьяк [11]. Известно, что при нанесении 8Ь и последующем прогреве формируется 8Ь-стабилизированная поверхность СаАз(001)-(2 х4), на которой часть атомов мышьяка изовалентно замещена атомами сурьмы. Такая поверхность устойчива в существенно более широком диапазоне температур по сравнению с Аз-обогащённой поверхностью ОаАз(001)-(2х4). Можно предположить, что БЬ-стабилизированная поверхность окажется более устойчивой и к адсорбции цезия, однако этот вопрос, а также электронные свойства границ раздела 8ЬЛ2гаАз и Сз/БЬ/ваАз и фотоэмиссионные характеристики 0аАз:8Ь-(Сз,0) фотокатодов ранее не исследовались.

Цель данной работы заключается в экспериментальном исследовании электронных состояний и фотоэмиссионных свойств поверхности ОаАз(001) с адсорбированными слоями цезия и сурьмы и связи электронных свойств этой поверхности с её составом и атомной структурой.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 146 страниц и включает 45 рисунков и список литературы из 115 наименований.

Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. Предложен и реализован новый алгоритм измерения и обработки спектров систем с параметрами, меняющимися во времени, основанный на интерполяции массива экспериментальных данных. Этот алгоритм использован для прецизионного измерения эволюции изгиба зон и фотоэдс при адсорбции цезия и сурьмы на ОаАБ(001) по спектрам фотоотражения.

2. На поверхности Сз/СаАз(001) впервые наблюдалось немонотонная зависимость изгиба зон от величины цезиевого покрытия в виде нескольких максимумов и минимумов. Такое поведение свидетельствует о формировании сложного квазидискретного спектра адатом-индуцированных поверхностных состояний.

3. Обнаружен гистерезис зависимости изгиба зон от величины Сэ покрытия при адсорбции и последующей термодесорбции цезия. Гистерезис

31

30 #\ ч о х

§29 «

3 со

8 28 К сЗ м

27

26 ваЛя^О) ОаАз^Ь^О)

А

А А А

А А ■ ■ ■ 111111

5 7 9 Номер цикла

11

13

Рис. 4.10. Зависимость квантового выхода от номера цикла активирования при многократных последовательных активированиях ва-обогащённой поверхности (треугольники) и БЬ-стабилизированной поверхности (квадратики). указывает на метастабильность системы СзЛЗаАз(001), приготовленной при комнатной температуре.

4. Установлено, что при адсорбции субмонослойных покрытий сурьмы на АБ-обогащённой поверхности изгиб зон монотонно возрастает, в то время как на Оа-обогащённой поверхности наблюдается немонотонная дозовая зависимость изгиба зон с максимумом при 9зь~ 0.1 МЬ. Сходство в поведении дифракционных картин говорит о том, что различие в поведении изгиба зон обусловлено, по-видимому, различиями в ближнем порядке на границах 8Ь/СаАз(001) при нанесении 8Ь на Аэ- и ва-обогащённые поверхности. При термодесорбции сурьмы наблюдалось уменьшение изгиба зон (вдвое) и фото-ЭДС (в 20-30 раз), свидетельствующее о пассивации электронных состояний на БЬ-стабилизированной поверхности СаАз(001).

5. В экспериментах по адсорбции и термодесорбции цезия на поверхностях СаАз(001) с различными атомными реконструкциями и составом (обогащённых галлием, мышьяком и сурьмой) установлена корреляция в поведении атомной структуры и поверхностных электронных состояний.' Адсорбция Сб на Аб- и 8Ь-обогащённых поверхностях приводит как к сходному разупорядочению атомной структуры, так и к близким дозовым зависимостям изгиба зон. При десорбции цезия и последующих адсорбционно-десорбционных циклах обнаружено стабилизирующее влияние сурьмы на атомную структуру и электронные состояния поверхности Сз/8Ь/ОаАз(001).

6. Проведено экспериментальное сравнение фотоэмиссионных свойств фотокатодов с сурьмой 0аАз:8Ь(Сз,0) и без сурьмы 0аАз(Сз,0). Определены оптимальные температуры промежуточных прогревов при двухстадийном активировании. Наибольшие квантовые выходы фотоэмиссии, полученные в геометрии "на отражение" для обоих типов фотокатодов, оказались близкими и лежат в диапазоне 27-31%.

Диссертационная работа была выполнена в лаборатории неравновесных явлений в полупроводниках ИФП СО РАН (зав. лаб., д.ф.-м.н: A.C. Терехов) при обучении на кафедре физики полупроводников физического факультета Новосибирского государственного университета и в аспирантуре ИФП СО РАН. Реализация нового алгоритма измерения спектров систем с меняющимися во времени параметрами, написание программного обеспечения для автоматизации измерений, проведение измерений, а также обработка экспериментальных данных выполнялись автором лично. Интерпретация полученных результатов, подготовка докладов и написание статей проводились совместно с соавторами опубликованных работ. Результаты работ [14,17] вошли в диссертацию в части исследования эволюции изгиба зон при адсорбции цезия на поверхностях GaAs(OOl) с различным составом и атомными реконструкциями. Измерение морфологии поверхности методом атомно-силовой микроскопии проводилось в Центре коллективного пользования "Наноструктуры" (директор ЦКП член-корр. РАН A.B. Латышев).

Автор считает приятным долгом поблагодарить своего научного руководителя B.JI. Альперовича за предоставление интересной темы и чуткое руководство, а также заведующего лабораторией A.C. Терехова за поддержку этой работы и полезные обсуждения. Автор благодарен Н.С. Рудой за проведение химической обработки образцов GaAs; сотрудникам ЦКП "Наноструктуры" Е.Е. Родякиной и Д.В. Щеглову за измерение морфологии методом атомно-силовой микроскопии (§3.2); К.В. Торопецкому за помощь в измерении спектров рентгеновской фотоэмиссионной спектроскопии и картин дифракции медленных электронов (§4.1 и §4.2); Г.Э. Шайблеру и A.C. Ярошевичу за помощь в проведении численного моделирования эксперимента (§2.3) и постоянные консультации по техническим вопросам; всем сотрудникам лаборатории за повседневную помощь и поддержку, которая способствовала выполнению данной работы.

Заключение

В данной работе с помощью нового алгоритма измерения спектров фотоотражения была экспериментально изучена эволюция изгиба зон и фото-ЭДС при адсорбции и термодесорбции цезия и сурьмы на поверхностях СаАз(001) с различным составом и атомной структурой. Сопоставление результатов исследования электронных свойств с данными по составу и атомным реконструкциям позволило установить связь между структурой и электронными состояниями границ раздела С8/ОаАБ(001) и Сз/8Ь/СаАз(001). На поверхности С8/ОаАБ(001) впервые наблюдалось немонотонное поведение изгиба зон как функции цезиевого покрытия в виде нескольких максимумов и минимумов, свидетельствующее о формировании квазидискретного спектра поверхностных состояний. Показано, что система Сэ/СаАБ, полученная при комнатной температуре, является метастабильной. Проведено сравнение фотоэмиссионных свойств ОЭС-фотокатодов с сурьмой и без сурьмы.

1. W. Mönch, Semiconductor surfaces and interfaces. Springer-Verlag, Berlin, 1993. -p.366.

2. F. Bechstedt, M. Scheffler, Alkali adsorption on GaAs(llO): atomic structure, electronic states and surface dipoles, Surf. Sei. Rep., 1993, v.18, p.145-198.

3. Белл P.JI. Эмиттеры с отрицательным электронным сродством. — Москва: «Энергия», 1978. — 192 с.

4. W.E. Spicer, P.W. Chye, P.R. Skeath, C.Y. Su, I. Lindau, New and unified model of Schottky barrier and III-V insulator interface states formation. J. Vac. Sei. Technol., 1979, v. 16, №5, p. 1422-1432.

5. C. Laubschat, M. Prietsch, M. Domke, E. Weschke, E. Remmers, T. Mandel, E. Ortega, G. Kaindl, Switching of band bending at the nonreactive CsOx/GaAs(l 10) interface. Phys. Rev. Lett., 1989, v.62, №11, p.1306-1309.

6. V.L. Alperovich, A.G. Paulish, A.S. Terekhov, Unpinned behavior of electronic properties of p-GaAs(Cs,0) surface at room temperature. Surf. Sei., 1995, v.331-333, p.1250-1255.

7. J.E. Klepeis, W.A. Harrison, Coverage dependence of Schottky barrier formation. J. Vac. Sei. Technol. В., 1989, v.7, №4, p.964-970.

8. U. Penino, R. Compano, B. Salvarani, C. Mariani, Alkali metal/GaAs(110) interfaces: correlation effects and sub-gap electron loss spectra, Sur. Sei., 1974, v.409, p.258-264.

9. О. E. Терещенко, В. JI. Альперович, А. С. Терехов, Уменьшение энергии связи атомов мышьяка на поверхности GaAs(001)-(2x4)/c(2><8) под влиянием адсорбированного цезия. Письма в ЖЭТФ, 2004, том 79, вып. 3, с. 163-167".

10. V.L. Alperovich, O.E. Tereshchenko, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov, Surface passivation and morphology of GaAs(lOO)treated in HCl-isopropyl alcohol solution. Appl. Surf. Sci. 2004, v. 235, pp. 249259.

11. J.J. Zinck, E.J.Tarsa, B.Brar, J.S.Speck, Desorption behavior of antimony multilayer passivation on GaAs (001), J. Appl. Phys., 1997, v.82, p.6067-6072.

12. B.J. Stocker, AES and LEED study of the activation of GaAs-Cs-O negative electron affinity surfaces. Surf. Sci., 1975, v.47, №.2, p.501-513.

13. O.E. Tereshchenko, V.L. Alperovich, A.G. Zhuravlev, A.S. Terekhov, D. Paget, Cesium-induced surface conversion: From As-rich to Ga-rich GaAs(OOl) at reduced temperatures, Phys. Rev. B, v. 71, 155315(7), 2005.

14. А.Г.Журавлев, B.JI. Альперович, Г.Э. Шайблер, А.С.Терехов. Адсорбционные состояния цезия на поверхности GaAs. Тезисы докладов VII Российской конференции по физике полупроводников, Москва, с.158, 18-23 сентября 2005.

15. V.V. Bakin, A.A. Pakhnevich, A.G. Zhuravlev, A.N. Shornikov, I.O. Akhundov, O.E. Tereshechenko, V.L. Alperovich, H.E. Scheibler and A.S. Terekhov. Semiconductor surfaces with negative electron affinity. e-J. Surf. Sci. Nanotech. Vol. 5, p.80-88, 2007.

16. В.Jl. Альперович, А.Г. Журавлев, А.С. Терехов, Электронные свойства поверхности GaAs(OOl) с адсорбированными слоями сурьмы. Тезисы докладов VIII Российской конференции по физике полупроводников, Екатеринбург, с. 125, 2007.

17. А.Г. Журавлев, B.JI. Альперович, Генерация и удаление адатом-индуцированных электронных состояний на поверхности Cs/GaAs(001), Письма в ЖЭТФ, том 88, с.702-706, 2008.

18. A.G. Zhuravlev, V.L. Alperovich, Electronic states induced by antimony and cesium on atomically flat GaAs(OOl) surface, 16th Int. Symp. Nanostructure: Physics and Technology, Vladivostok, p. 173-174, 2008.

19. А.Г. Журавлёв, B.JI. Альперович, K.B. Торопецкий, А.С. Терехов, Атомная структура, электронные свойства и эмиссионные характеристики фотокатодов на основе GaAs:Sb(Cs,0), Тезисы докладов конференции "Фотоника-2008", Новосибирск, с. 95, 2008.

20. A.G. Zhuravlev, K.V. Toropetsky, V.L. Alperovich, Transformation of atomic structure and electronic properties at Sb/GaAs(001) and Cs/Sb/GaAs(001) interfaces, 17th Int. Symp. Nanostructure: Physics and Technology, Minsk, 2009.

21. A. G. Zhuravlev, H. Е. Scheibler, A. S. Jaroshevich, V. L. Alperovich, Spectroscopy of systems with time variable parameters: photoreflectance of GaAs(OOl) under cesium adsorption, J. Phys.: Condens. Matter 22, 185801(5pp), 2010.

22. А.Г. Журавлев, К.В. Торопецкий, П.А. Половодов, B.JI. Альперович, Атомные реконструкции и электронные состояния на поверхности GaAs(OOl) с адсорбированными слоями сурьмы и цезия, Письма в ЖЭТФ, т. 92, с. 351, 2010.

23. А.В. Ржанов. Электронные процессы на поверхности полупроводников. М., Наука, 1971.-480 с.

24. С. Дэвисон, Дж. Леви, Поверхностные (таммовские) состояния. — М.: Мир, 1973. —232 с.

25. B.JI. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977, 679 с.

26. И. Е. Тамм, О возможности связанных состояний электронов на поверхности кристалла, Журн. экспер. и теор. физики. 1933,т.З, с.34-43.

27. W. Shokley, On the Surface States Associated with a Periodic Potential, Phys. Rev., 1939, v.59, №1. p. 319-326.

28. C.R. Crowell, W.G. Spitzer, L.E. Howarth, E.E. LaBate, Attenuation length measurements of hot electrons in metal films, Phys. Rev., 1962, v. 127, p.2006.

29. J. Bardeen, Surface states and rectification at a metal semi-conductor contact, Phys. Rev., 1947, v. 71, p.717.

30. H. Hasegawa, H. Ohno, Unified disorder induced gap state model for insulator-semiconductor and metal-semiconductor interfaces, J. Vac. Sci. Technol.B, 1986, v.4(4), p.1130.

31. V. Heine, Theory of surface states. Phys. Rev., 1965, v.138, N6. p.A1689-A1696

32. J. Tersoff, Schottky barrier heights and the continuum of gap states, Phys. Rev. Lett., 1983, v. 52, p.465.

33. R.T. Tung, Chemical bonding and Fermi level pinning at metal-semiconductor interfaces, Phys. Rev. Lett., 2000, v.84, p.6078.

34. R.T. Tung, Formation of an electric dipole at metal-semiconductor interfaces, Phys. Rev. B, 2001, v.64, p.205310.

35. W.E. Spicer, I. Lindau, P. Skeath, C.Y. Su, P. Chye, Unified mechanism for Schottky barrier formation and III-V oxide interface states. Phys. Rev. Lett., 1980, v.44, №6, p.420-423.

36. R.E. Viturro, C. Mailhiot, J.L. Shaw, L.J. Brillson, D. LaGraffe, G. Margaritondo, G.D. Pettit, J.M. Woodall, Interface states and Schottky barrier formation at metal/GaAs junctions. J. Vac. Sci. Technol. A, 1989, v.7, №3, p.855-860.

37. Б.В. Петухов, B.JL Покровский, A.B. Чаплик, Состояния электронов, локализованных на поверхностных зарядах, ФТТ, 1967, т.9, с.70-74.

38. R. Schailey, А.К. Ray, An ab initio cluster study of chemisorption of atomic Cs on Ga-rich GaAs (100) (2x1), (2x2), and a(4x2) surfaces, J. Chem. Phys., 1999, v.l 11, p.8628.

39. C.E. Кулькова, С.В. Еремеев, А.В. Постников, И.Р. Шеин, Адсорбция цезия на поверхности p2-GaAs(001), ЖЭТФ, 2007, т. 131, в.4, с.667.

40. М. Prietsch, С. Laubschat, М. Domke, G. Kaindl, Photoemission study of alkali and alkali-oxide films on semiconductors surfaces, Phys. and Chem. of Alk. Met. Ads., 1989,469-478.

41. D.J. Chadi, Energy-mimimization approach to the atomic geometry of semiconductor surfaces, Phys. Rev. Lett., 1978, v.41, № 15, p. 1062.

42. К. Оура, В.Г. Лифшиц, A.A. Саранин, А.В. Зотов, M. Катаяма, Введение в физику поверхности, М.: Наука, 2006, с.490.

43. J.R. Chelikowsky, M.L. Cohen, Self-consistent pseudopotential calculation for the relaxed (110) surface of GaAs. Phys. Rev. B, 1979, v.20, №10. p.4150-4159.

44. A. Kahn, Atomic geometries of zincblende compoundn semiconductor surfaces: semilarities in surface rehybridizations, Surf. Sci., 1986, v.168, №1-3, p.1-15.

45. J. Van Laar, I.I. Scheer, Influence of volume dope on Fermi level position at gallium arsenide surface, Surf. Sci., 1967, v.8, №3, p.342-356.

46. T. Yamada, J. Fujii, T. Mizoguchi, STM, STS, and local work function study of Cs/GaAs(l 10). Surf. Sci., 2001, vol.479, p. 33-42.

47. L. J. Whitman, Joseph A. Stroscio, R. A. Dragoset, and R. J. Celotta, Geometric and electronic properties of Cs structures on III-V (110) surfaces: From ID and 2D insulators to 3D metals Phys. Rev. Lett., 1991, v. 66, p.1338-1341.

48. N.J. DiNardo, T. Maeda Wong, T.W. Plummer, Semiconductor-to-metal transition in an ultrathin interface: Cs/GaAs(110). Phys. Rev. Lett., 1990, v.65, №.17, p.2177-2180.

49. R. Cao, Miyano, T. Kendelewicz, I. Lindau, W. E. Spicer, Metallization and Fermi level movement at the Cs/GaAs(110) interfaces. Phys. Rev. B, 1989, v.39, p.12655-12663.

50. O.E. Tereshchenko, S.I. Chikichev, A.S. Terekhov, Composition and structure of HCl-isopropanol treated and vacuum annealed GaAs(OOl) surfaces. J. Vac. Sci. Technol., 1999, v.A17, №5, p. 1-7.

51. G. Vergara, L.J. Gomes, J. Capmany, M.T. Montojo, Adsorption kinetics of cesium and oxygen on GaAs(lOO) (A model for the activation layer of GaAs photocathodes), Surf. Sci., 1992, v.278, p. 131.

52. A.J. van Bommel, J.E. Crombeen, T.G.J. van Oirschot, LEED, AES and photoemission measurements of epitaxially grown GaAs(OOl), (111)A and (111)B surfaces and their behavior upon Cs adsorption, Surf. Sci, 1978, v.72, №1, p.95.

53. B. Goldstein, Leed-Auger characterization of GaAs during activation to negative electron affinity by the adsorption of Cs and O. Sur.Sci., 1975, v.47, p.143-161.

54. D. Rodway, AES, photoemission and work function study of the deposition of Cs on (100) and (111)B GaAs epitaxial layers, Surf. Sci., 1984, v.147, №1, p.103.

55. J. Kim, M.C. Gallagher, and R.F. Willis, Cs adsorption on n- and p-GaAs(001)(2x4) surfaces. Appl. Sur. Sci., 1993, v.67, p.286-291.

56. O.E. Терещенко, A.H. Литвинов, В.Л. Альперович, A.C. Терехов, Поверхность Cs/GaAs(001): двумерный металл или хаббардовский диэлектрик? Письма в ЖЭТФ, 1999, том 70, с.537-542.

57. O.E. Tereshchenko, V.S. Voronin, Н.Е. Scheibler, V.L. Alperovich, A.S. Terekhov, Structural and electronic transformation at the Cs/GaAs(001) interface, Surf. Sci., 2002, v.507, p.51-56.

58. R.P. Vasquez, B.F. Lewis, F.J. Grunthaner, Cleaning chemistry of GaAs(lOO) and InSb(lOO) substrates for molecular beam epitaxy, J. Vac. Sci. Technol. B, 1983, v.l, №3, p.791.

59. Ю.Г. Галицин, В.Г. Мансуров, В.И. Пошевнев, А.С. Терехов, Пассивация поверхности GaAs в спиртовых растворах НС1. Поверхность, 1989, №10, с.140.

60. Ю.Г. Галицын, В.И. Пошевнев, В.Г. Мансуров, А.С. Терехов, Л.Г. Окорокова, Остаточные углеродные загрязнения на поверхности GaAs, обработанной в спиртовых растворах НС1, Поверхность, 1989, №4, с.147.

61. О.Е. Tereshchenko, S.I. Chikichev, A.S. Terekhov, Atomic structure and electronic properties of HCl-isopropanol treated and vacuum annealed GaAs(lOO) surface. Appl. Surf. Science, 1999, v. 142, p.75-80.

62. H. Yamaguchi, Y. Horikoshi, Surface structure transitions on InAs and GaAs (001) surfaces, Phys. Rev. B, 1995, v.51, p.9836-9854.

63. Ю.Г. Галицын, Д.В. Дмитриев, В.Г. Мансуров, С.П. Мощенко, А.И. Торопов, Критические явления в реконструированном переходе (3-(2х4) -> а-(2х4) на поверхности GaAs(OOl), Письма в ЖЭТФ, 2005, т.81, в. 12, с.766-770.

64. Ю.Г. Галицын, Д.В. Дмитриев, В.Г. Мансуров, С.П. Мощенко, А.И. Торопов, ассиметричный реконструкционный фазовый переход с(4><4) -> у(2х4) на поверхности GaAs(OOl), Письма в ЖЭТФ, 2006, т.84, в.9, с.596-600.

65. В.Л. Альперович, А.Г. Паулиш, А.С. Терехов, А.С. Ярошевич, Отсутствие закрепления уровня Ферми на поверхности p-GaAs(100) при адсорбции цезия и кислорода, Письма в ЖЭТФ, 1992, т.55, в.5, с.289.I

66. V. L. Alperovich, A. G. Paulish, and A. S. Terekhov, Domination of adatom-induced over defect-induced surface states on p-type GaAs(Cs,0) at room temperature, Phys. Rev. B, 1994, v.50, p.5480.

67. Г.В. Бенеманская, В.П. Евтихиев, Г.Э. Франк-Каменецкая, Электронные свойства ультротонких Cs-покрытий на поверхности GaAs(lOO), обогащенной Ga, ФТТ, 2000, т.42, в.2, с.356.

68. G.V. Benemanskaya, D.V. Daineka, G.E. Frank-Kamenetskaya, Changes in electronic and adsorption properties under Cs adsorption on GaAs(lOO) in the transition from As-rich to Ga-rich, Surf. Sci., 2003, v.523, p.211.

69. G.V. Benemanskaya, G.E. Frank-Kamenetskaya, and V.P. Evtikhiev, surface band formation and local interface composition in the cs/gaas(100) Ga-rich system, Phys. Low-Dim. Struct., 2004, v.5/6, p.l.

70. W.G. Schmidt, F. Bechstedt, G.P. Srivastava, Adsorption of group-V elements on III-V( 110) surfaces, Surf. Sci. Rep., 1996, v.25, p.141.

71. N. Esser, A. I. Shkrebtii, U. Resch-Esser, C. Springer, W. Richter, W. G. Schmidt, F. Bechstedt, R. Del Sole, Atomic Structure of the Sb-Stabilized GaAs(001)-(2x4) Surface, Phys. Rev. Lett, 1996, v.77, p.4402.

72. T.-L. Lee, M. J. Bed2yk, High-resolution structural analysis of the Sb-terminated GaAs(001)-(2x4) surface, Phys. Rev. B, 1998, v.57 p.R15056.

73. M. Sugiyama, S. Maeyama, F. Maeda, M. Oshima, X-ray standing-wave study of an Sb-terminated GaAs(001)-(2x4) surface, Phys. Rev. B, 1995, v.52, p.2678.

74. P. Moriarty, P. H. Beton, Y. -R. Ma, and M. Henini, D. A. Woolf, Adsorbed and substituted Sb dimers on GaAs(OOl), Phys. Rev. B, 1996, v.53, p.R16148-R16151.

75. F. Maeda, Y. Watanabe, M. Oshima, Sb-induced surface reconstruction on GaAs(OOl), Phys. Rev. B, 1993, v.48, p.14733-14736.

76. L.J. Whitman, B.R. Bennett, E.M. Kneedler 1, B.T. Jonker, B.V. Shanabrook, The structure of Sb-terminated GaAs(OOl) surfaces, Surf. Sci., 1999, v.436, p.L707.

77. P. Drathen, W. Ranke, K. Jacobi, Composition and structure of differently prepared GaAs(lOO) surfaces studied by LEED and ATS, Surf. Sci., 1978, v.77, №1, p.L162.

78. F. Schaffler, R. Ludeke, A. Taleb-Ibrahimi, G. Hughes, and D. Rieger, Sb/GaAs(l 10) interface: A réévaluation, Phys. Rev. B, 1987, v.36, p.1328.

79. R. Ludeke, Sb-induced surface states on (100) surfaces of III-V semiconductors. Phys. Rev. Lett., 1977, v.39, p. 1042.

80. Z. Wang, S.L. Kwan, Т.Р. Pearsall, J.L. Booth, B.T. Beard, S.R. Johnson, Realtime, noninvasive temperature control of wafer processing based on diffusive reflectance spectroscopy. J. Vac. Sci. Technol. B, 1997, v.15, №1, p.116-121.

81. Д. Вудраф, Т. Делчар, Современные методы исследования поверхности. -М.: Мир, 1989.-510 с.

82. Д. Бриггс, М.П. Сих, Анализ поверхности методами Оже-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. М.:Мир, 1987. — 598 с.

83. М. Праттон, Введение в физику поверхности. Москва, Ижевск, 2000. -250с.

84. D.K. Gaskill, N. Bottka, R.S. Sillmon, Photoreflectance surface Fermi level measurements of GaAs subjected to various chemical treatments, J. Vac. Sci. Technol.B, 1988, v.6(5), p. 1497.t s

85. H. Shen, M. Dutta, Sweeping photoreflectance spectroscopy of semiconductors, Appl. Phys. Lett., 1990, v.57(6), p.587.

86. X.Yin, H-M. Chen, F.H. Pollak, Y.Chan, P.A. Montano, P.D. ICirchner, G.D. Pettit, J.M. Woodall, Photoreflectance study of surface photovoltage effects at (100)GaAs surfaces/interfaces, Appl. Phys. Lett., 1991, v.58, p.260.

87. A.A. Ансельм, Введение в теорию полупроводников. M: "Мир", 1978, -445с.

88. H. Shen, M.Dutta, Franz-Keldysh oscillations in modulation spectroscopy, J. Appl. Phys., 1995, v.78, №4, p.2151-2176.

89. D.E. Aspnes, Handbook of Semiconductors vol 2, ed by T S Moss, (Amsterdam: North-Holland Publ. Co.) 1980. p. 109.

90. V.L. Alperovich, A.S. Jaroshevich, G.E. Scheibler, A.S. Terekhov, Determination of built-in electric fields in delta-doped GaAs structures by phasesensitive photoreflectance. Solid-State Elelectron, 1994, v.37, p.657-660.

91. H.E. Scheibler, V.L. Alperovich, A.S. Jaroshevich, A.S. Terekhov, Fourier resolution of surface and interface contributions to Photoreflectance spectra of multilayered structures, Phys. Stat. Sol. (a), 1995, v. 152, p. 113.

92. T. Kanata, M. Matsunaga, H. Takakura, Y. Hamakawa, T. Nishino, Photoreflectance characterization of surface Fermi level in as-grown GaAs(100), J. Appl. Phys., 1990, v.68, №10, p.5309.

93. J. Falta, R. M. Tromp, M. Copel, G. D. Pettit, and P. D. Kirchner, Ga-As intermixing in GaAs(OOl) reconstructions, Phys. Rev. B, 1993, v.48, p.5282.

94. V.L. Alperovich, I.O. Akhundov, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, E.E. Rodyakina, -A.V. Latyshev, and A.S. Terekhov, Step-terracèd morphology of GaAs(OOl) substrates prepared at quasiequilibrium conditions, Appl. Phys. Lett., 2009, v.94, p.101908.

95. D. Sheglov, S. Kosolobov, E. Rodyakina, and A. Latyshev, Applications ofatomic force microscopy in epitaxial nanotechnology, Microscopy and Analysis, 2005, v.19, p.9-11.

96. D.A. Nasimov, D.V. Sheglov, E.E. Rodyakina, S.S. ICosolobov, L.I. Fedina, S.A. Teys, and A.Y. Latyshev, AFM and STM studies of quenched Si(lll) surface, Phys. Low-Dim. Struct., 2003, v.3/4, p.157-166.

97. O.E. Терещенко Атомарная структура и электронные свойства границы раздела GaAs(100)-(Cs,0). Диссертация канд.физ. -мат.наук, ИФП СО РАН, Новосибирск, 1999.

98. В. Goldstein, D. Szostak, Different bonding states of Cs and О on highly photoemissive GaAs by flas-desorption experiments. Appl.Phys.Lett, 1975, v.26, №3, p.111-113.

99. M. Kamaratos, Adsorption kinetics of the Cs-O activation layer on GaAs(lOO). Appl.Surf.Sci., 2001, v.185, p.66-71.

100. W.E. Spicer, P.W. Chye, P.E. Gregory, T. Sukegawa, I.A. Babalola, Photoemission studies of surface and interface states on III-V compounds, J.Vac.Technol., 1976, v. 13, №1, p.233-240.

101. K.O. Magnusson, B. Reihl, Surface electronic structure of submonolayer to full-monolayer coverages of alkali metals on GaAs(llO): К and Cs, Phys.Rev.B, 1989, v.40, №11, p.7814-7818.

102. T. Maeda Wong, N.J. DiNardo, D. Heskett, E.W. Plummer, Cs-induced surface state on GaAs(l 10), Phys.Rev.B, 1990, v. 41, №17, p.12342-12345.

103. S. Pastuszka, A.S. Terekhov, A. Wolf, 'Stable to unstable' transition in the (Cs,0) activation layer on GaAs(100) surfaces with negative electron affinity in extremely high vacuum, Appl. Surf. Sci, 1996, v.99, p.361.