Формирование и атомное строение наноструктур на поверхностях Si(III) и Si(100) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Котляр Василий Григорьевич

ФОРМИРОВАНИЕ И АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ НАНОСТРУКТУР НА ПОВЕРХНОСТЯХ 81(111) И 81(100)

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Владивосток 2005

Работа выполнена в Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор

Саранин Александр Александрович

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН,

профессор

Кульчин Юрий Николаевич

доктор физико-математических наук Латышев Александр Васильевич

доктор физико-математических наук, профессор

Чеботкевич Людмила Алексеевна

Ведущая организация: Институт проблем технологии микро-

электроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН), г. Черноголовка

Защита состоится 22 июня 2005 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.08 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Дальневосточном государственном университете по адресу:

690600, г. Владивосток, ГСП, ул. Суханова, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале №2 библиотеки Дальневосточного государственного университета по адресу: 690600, г. Владивосток, ГСП, ул. Суханова, 8.

Автореферат разослан мая 2005 г.

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

Соппа И.В.

Ш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность исследования. Интенсивное развитие нанотехнологии связано с новыми возможностями, открывающимися при создании наноструктур, т.е. объектов из элементов нанометрового размера, электронные свойства которых сильно отличаются от объемных свойств материала. Среди них весьма многообещающими материалами являются кластерные массивы на поверхности полупроводника. В то же время кластеры, полученные с применением известных способов роста, обычно имеют неодинаковые размеры и случайное пространственное распределение. В этой связи несомненный интерес представляют упорядоченные массивы идентичных нанокластеров на поверхности кремния (квантовые точки). Идеальный вариант для их создания - использование процессов самоорганизации (самосборки), для успешной реализации которых необходим поиск подходящих систем и оптимизация условий роста.

Наиболее существенные достижения в формировании нанокластеров и их самоорганизации в упорядоченные массивы были получены при адсорбции атомов Са и 1п на поверхность 51(111)7x7 [1, 2]. В свою очередь, такое поведение адсорбата можно ожидать и при адсорбции других металлов Ш группы. Не выявленным оставался и сам механизм формирования нанокластеров в атомном масштабе. В противоположность этому выращивание подобных наноструктур на поверхности 81(100)2x1 - наиболее важной с технологической точки зрения - еще не достигло таких успехов. Основываясь главным образом на данных рентгеновской дифракции, Бунк с сотр. предложили «пирамидо-подобную» структуру 1п кластера [3] в качестве элементарной ячейки поверхностной фазы 81(100)4хЗ-1п, однако опубликованные СТМ данные не подтверждали ее кластерное построение. О формировании массивов нанокластеров при осаждении других металлов Ш группы на поверхность 81(100)2x1 в литературе не сообщалось. С другой стороны, сами массивы нанокластеров идентичного размера на поверхности кремния - привлекательный объект для изучения свойств низкоразмерных структур. Изменяя их состав (или размер), можно получать материалы с желаемыми свойствами. Такие исследования не проводились.

В формировании структуры и свойств наноматериалов важная роль отводится границе раздела, т.к. их рост определяется свойствами поверхности и протекающими на ней процессами. Применительно к нанотехнологии, предполагающей использование кремния в условиях сверхвысокого вакуума, большое значение могут иметь упорядоченные «двумерные» структуры (поверхностные фазы) [4], в частности, субмонослойные системы металлов Ш группы (1п, А1 и йа) на поверхностях 81(111) и 81(100). Оптимальные условия роста и атомное строение таких поверхностных ре-

ТОРШ&Ш)Рширной дис-

конструкций со сложной структурой

БИБЛИОТЕКА С.Пет«рвург 4 »л

08 Щ>тж1/0О

куссии в литературе. Поведение таллия, наиболее тяжелого элемента из металлов III группы, как на поверхности 81(111), так и на поверхности 81(100) остается неизученным. Значительный технологический интерес для молекулярно-лучевой эпитаксии кремния представляют нанопленки сурьмы на поверхности 81(100), т.к. формирование монослоя БЬ имеет много общего с гомоэпитаксиальным ростом 81 на 81(100). Недостаток данных по структуре реконструкции с(4х4)-8Ь вызывает дискуссии по поводу роли и участия в ее формировании атомов адсорбата и атомов 81.

Создание функциональных ансамблей из наноразмерных элементов с применением сверхвысоковакуумных технологических установок приводит к проблеме получения диэлектрических слоев с помощью нетрадиционных методов, позволяющих проводить процессы роста в едином технологическом цикле. В этой связи перспективным является синтез тонких слоев с помощью ионных пучков азота низких энергий. Интерес к свойствам границы раздела 81/81зК4 обусловлен как практическим применением слоев нитрида кремния в производстве полупроводниковых приборов, так и их использованием при создании многослойных структур.

Цель работы - установление атомного строения и основных закономерностей формирования наноструктур в субмонослойных системах 1п, ва, А1, Т1 и 8Ь на поверхностях 81(111) и 81(100), а также исследование роста сверхтонких слоев нитрида кремния на кремнии и наноструктур на его основе. Для этого необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать начальную стадию адсорбции атомов А] и Т1 на поверхность 81(111)7x7. Определить оптимальные условия самоорганизованного формирования упорядоченных массивов нанокластеров, выявить различия и общие закономерности роста нанокластерных массивов металлов 1П групы (1п, ва, А1 и Т1) на поверхности 81(111).

2. Исследовать способность формирования нанокластеров и их массивов при адсорбции металлов Ш группы (1п, ва, А1 и Т1) на поверхность 81(100)2x1. Определить основные закономерности роста границ раздела в этих субмонослойных системах и установить их атомную структуру.

3. Выявить условия модификации нанокластеров на поверхности 81(100). Провести анализ электронных свойств нанокластеров с помощью метода сканирующей туннельной спектроскопии (СТС) и исследовать их стабильность.

4. Провести детальное исследование процессов формирования границы раздела в субмонослойной системе А1/81(111). Установить атомную структуру поверхностных фаз а-7x7, 81(111)77 Хл/7-А1 и структуру доменных границ в у-фазе А1/81(111).

5. Исследовать структурные свойства упорядоченных адсорбированных слоев таллия на поверхностях 81(111) и 81(100).

6. Изучить структурно-фазовые превращения в субмонослойной системе 8Ь/81(100) и исследовать температурную стабильность атомарно гладкой границы раздела 8Ь/81( 100) с покрытием 1 МС.

7. Исследовать кинетику формирования поверхностных слоев нитрида кремния в процессе имплантации ионов азота низкой энергии в кремний. Выявить основные закономерности формирования поверхностных фаз 81-К и наноструктур кремния на тонком слое диэлектрика при отжиге.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:

1. Установлен атомный механизм формирования нанокластеров при осаждении атомов А1 на поверхность 81(111)7x7. В субмонослойной системе Т1/81(111) обнаружено три типа локальных массивов нанокластеров, структура которых зависит от валентности проявляемой атомами Т1.

2. При осаждении А1 на поверхность 81(100)2x1 обнаружено формирование идентичных нанокластеров и их локальных упорядоченных массивов. Показано, что атомная структура нанокластеров 1п и А1 одинакова: в состав нанокластера входит шесть атомов индия и семь атомов кремния. Установлено, что структура поверхностной фазы БН! 00)4х5-А1 построена из обычных нанокластеров А1, соединенных друг с другом через «усеченный» кластер размером 4ах2а, для которого предложена наиболее вероятная модель атомной структуры.

3. Обнаружено, что в магическом нанокластере 1п, упорядоченный массив которых образует поверхностную фазу БЮ 00)4хЗ-1п, два атома 81 могут быть заменены двумя атомами 1п. Показано, что при таком изменении состава нанокластера локальные электронные свойства обычного нанокластера изменяются от полупроводниковых к металлическим.

4. Раскрыты новые закономерности формирования поверхностных фаз А1 на поверхности 81(111). Предложена новая модель атомной структуры реконструкции 81(111)77x77-А1. Обнаружены две модификации у-фазы А1/81(111). Установлена атомная структура двух типов доменных границ «легкой» у-фазы.

5. В субмонослойной системе Т1/81(1 И) выявлено существование поверхностных фаз и 3x1-Т1. Впервые проведено систематическое исследование закономерностей формирования поверхностных слоев таллия на поверхности 81(100)2x1. Обнаружены четыре упорядоченные структуры Т1/81(100) и установлено их атомное строение.

6. Предложена новая модель атомной структуры реконструкции 81(100)с(4х4)-8Ь. Обнаружено, что атомарно гладкая граница раздела 8Ь/81(100) с покрытием 1 МС при температуре 750 °С нестабильна и под действием нагрева ее поверхность становится шероховатой. Предложен механизм формирования шероховатости поверхности.

7. Обнаружено, что адсорбция атомов Оа на поверхность 81(100)2x1 приводит к вытеснению атомов 81 в верхнем слое подложки и формированию на поверхности локальных массивов встроенных димеров ва, для которых предложена модель атомной структуры.

8. Предложена модель «внедрения-распыления», описывающая кинетику формирования поверхностных слоев нитрида кремния при внедрении ионов азота низких энергий в кремний и экспериментально подтверждено формирование поверхностных фаз 81-К Показана возможность формирования кремниевых островков в процессе отжига кремниевого слоя на тонком слое диэлектрика.

Практическая значимость исследования. Установленные закономерности формирования низкоразмерных структур в субмонослойных системах 1п, Са, А1, Т1 и 8Ь на поверхностях кремния 81(111) и 81(100) и данные об их атомном строении представляют значительный интерес для практического применения как в области уже существующей технологии полупроводниковых приборов (молекулярно-лучевой эпитаксии, осаждении металлов и др.), так и при разработке нанотехнологий на основе кремния в условиях сверхвысокого вакуума, направленных на создание нового уровня элементов электроники.

Выявление подходящих систем, в которых наблюдается самоорганизованный рост упорядоченных массивов нанокластеров на поверхности кремния и определение необходимых для их формирования условий роста, включая изменение свойств нанокластеров, открывает перспективы использования процессов самоорганизации при создании новых материалов для разработки полупроводниковых приборов нанометрового масштаба с искусственно управляемыми параметрами. Применение массивов нанокластеров на поверхности кремния возможно, например, в катализе, на-ноэлектронике при создании электронных устройств с повышенным быстродействием и информационной емкостью и других областях. Материалы диссертации могут быть полезны в ходе дальнейшего исследования самоорганизованного роста наноструктур на поверхности кремния и изучения их квантовых свойств.

Экспериментальные результаты, полученные при исследовании закономерностей формирования сверхтонких слоев нитрида кремния на кремнии, дают сведения о кинетике роста и структуре слоев, о влиянии температуры подложки и последующего отжига на состав границы раздела 81/813М4. Полученные данные могут быть использованы для практики выращивания диэлектрических слоев и наноструктур на их основе.

Установленные структурные модели нанообъектов на поверхности кремния и типичные СТМ изображения высокого разрешения могут быть полезны в учебном процессе и при подготовке методических материалов.

Основные защищаемые положения:

1. Формирование нанокластеров А1 на поверхности 81(111)7x7 обусловлено шаблонным эффектом подложки. На ранних этапах происходит накопление атомов А1 на поверхности в результате замещения краевых и угловых адатомов 81, которые собираются в плоские моноатомные островки. В дальнейшем освобожденные адатомы 81 участвуют в образовании кластеров.

2. Адсорбция 1п и А1 на поверхность 81(100)2x1 сопровождается формированием нанокластеров. Атомная структура нанокластеров А1 идентична атомной структуре нанокластеров 1п: шесть атомов метала и семь атомов 81 образуют стабильную структуру размером 4ахЗа. В субмонос-лойной системе 1п/81(100) нанокластеры встраиваются в хорошо упорядоченную суперрешетку с периодом 4x3, тогда как в системе А1/81(100) упорядочение нанокластеров А1 приводит к формированию локальных массивов с периодом 4x5. Формирование нанокластеров металлами ГГГ группы на поверхности 81(100) происходит при незначительном количестве ди-мерных вакансий на поверхности 81(100)2x1. Другие металлы Ш группы (ва и Т1) на поверхности 81(100) кластеров не образуют.

3. Поверхностная фаза 81(100)4хЗ-1п, по существу, является упорядоченным массивом нанокластеров 8171пб. На СТС-спектре такой нанокла-стер проявляет себя как полупроводник с шириной запрещенной зоны -0,8 эВ. Обнаружено, что два атома кремния в таком нанокластере могут быть замещены двумя атомами индия, что приводит к появлению добавочной электронной плотности состояний внутри запрещенной зоны обычного кластера. Изменение состава нанокластера изменяет его локальные свойства от полупроводниковых к металлическим.

4. В субмонослойных системах АУБ^ЮО), А1/81(111) и 8Ь/81(100) происходит образование соединений типа силицида металла со своей кристаллической решеткой и базисом. Предложенные атомные структурные модели поверхностных фаз 81(100)4х5-А1, 81(111)77x77-А1, 81(100)с(4х4)-8Ь и доменных границ в у-фазе А1/81(111) отражают перераспределение атомов 81 в верхнем двойном слое подложки и образование химических связей адсорбат-кремний.

5. Таллий в области субмонослойных покрытий на поверхностях 81(111) и 81(100) ведет себя как адсорбат с переменной валентностью (один или три). На поверхности 81(111) структура локальных массивов нанокластеров таллия зависит от валентности, проявляемой атомами Т1. Кроме того, он проявляет одновалентные свойства в реконструкции 81(111)-(Зх1)-Т1 и трехвалентные свойства в структуре 81(111)-(л/Зхл/3)-Т1. На поверхности 81(100) таллий ведет себя как одновалентный металл в

структурах а-2х2-Т1, у-2х2-Т1 и 2x1 -TI, a в поверхностной фазе ß-2x2-Tl он проявляет себя как типичный трехвалентный металл.

6. При внедрении ионов азота низких энергий (0,2+5 кэВ) в кремний происходит формирование слоя нитрида кремния с составом близким к стехиометрическому, толщина которого определяется проецированным пробегом атомов азота. Формирование слоя сопровождается распылением поверхности. Отжиг тонких аморфных пленок кремния, осажденных на тонкий слой нитрида кремния, приводит к автокоалесценции островков Si.

Апробация результатов исследования. Результаты диссертационной работы обсуждались на следующих всесоюзных и международных конференциях и семинарах: VII Международной конференции по ионной имплантации в полупроводниках и других материалах (Вильнюс, 1983 г.); VIII Всесоюзном школе-семинаре по рентгеновским и электронным спектрам и химической связи (Владивосток, 1984 г.); XIX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Ташкент, 1984 г.); V Всесоюзном семинаре по физической химии поверхности монокристаллических полупроводников (Владивосток, 1985 г.); Всесоюзной конференции по диагностике поверхности (Каунас, 1986 г.); VII конференции по процессам роста и синтеза п/п кристаллов и пленок (Новосибирск, 1986 г.); Всесоюзной конференции «Физические и физико-химические основы микроэлектроники» (Вильнюс, 1987 г.); Ш Всесоюзной конференции «Ионно-лучевая модификация полупроводников и др. материалов микроэлектроники» (Новосибирск, 1991 г.); The 4th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Japan, Nagoya, 2000); The 5th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Russia, Vladivostok, 2002); Международной конференции «Scanning Probe Microscopy - 2003» (Нижний Новгород, 2003 г.); The 7th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanos-tructures (ACSIN-7) (Japan, Nara, 2003); Всесоюзной конференции «Крем-ний-2004» (Иркутск, 2004 г.); The 6th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Japan, Toyama, 2004).

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 26 работ. Личный вклад автора заключается в активном участии в постановке задач и определении способов их решения, в организации и проведении экспериментов, в интерпретации полученных результатов. Вошедшие в диссертацию результаты отражают итоги исследований, проведенных автором в ИАПУ ДВО РАН совместно с группой сотрудников. Лично автором спланированы и проведены все основные эксперименты, вошедшие в диссертацию. Большинство включенных в публикации СТМ изображений и их интерпретация получены лично автором. Автором разработана методика изготовления игл и усовершенствована процедура под-

готовки поверхности кремния. Ему принадлежат идеи формирования металлами Ш группы нанокластеров на поверхностях Si(111) и Si(100).

Участие соавторов публикаций заключалось в следующем: д.ф.-м.н., профессор A.A. Саранин, д.ф.-м.н. A.B. Зотов и член-корр. РАН, профессор В.Г. Лифшиц участвовали в обсуждении результатов. Большой вклад в представление и интерпретацию опубликованных результатов оказали обсуждения и плодотворные дискуссии, проведенные с К. Oura и M. Katayama. Коллеги из Японии О. Kubo, N. Kobayashi, M. Yamaoka, T. Harada, H. Ohnishi, H. Okado, M. Kishida, A. Nishida, Y. Murata, Y.S. Park, W.Y Park оказывали помощь в работе и участвовали в обсуждении. Теоретические расчеты для структур V7xV7-Al и Si(100)4x3-Tn проведены E.H. Чукуровым. Аналогичные расчеты для структур Tl/Si(100) выполнены И.А. Куяновым. Соавторы Е.А. Храмцова, Б.К. Чурусов, К.В. Игнатович, Н. Энебиш, C.B. Кузнецова, C.B. Рыжков, Д.А. Цуканов, И.В. Писаренко, О.В. Бехтерева, O.JI. Тарасова, Т.В. Касьянова, O.A. Утас и М.А. Черевик оказывали помощь в обработке данных и участвовали в обсуждении.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, заключения и списка цитируемой литературы, состоящего из 367 наименований. Объем диссертации - 271 стр., включая 113 рисунков и 13 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана общая характеристика диссертации, где обоснована актуальность темы, выбор методов и объектов исследования, сформулированы цель и выносимые на защиту положения, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе «Упорядоченные «двумерные» структуры на поверхности кремния. Методические вопросы исследования» проведен обзор применяемых в работе методов анализа поверхности, определен объект и предмет исследования, дано описание аппаратуры и методики проведения экспериментов, рассмотрены вопросы определения состава поверхностных структур, а так же и процессы формирования нанокластеров на поверхности и проблемы их упорядочения в совершенные массивы. Отражены проблемы анализа наноструктур с помощью СТМ.

Основная часть экспериментальных данных получена на сверхвысоко-вакуумном сканирующем туннельном микроскопе MALTIPROBE®S (Omicron NanoTechnology GmbH, Германия). Исследование процессов роста сверхтонких слоев нитрида кремния и влияния отжига на состав и структуру границы раздела Si/SbN4 выполнены на СВВ установке, оснащенной ионной пушкой, оже-спектрометром и системой напуска газов. В исследовании применены следующие методы анализа поверхности: ска-

нирующая туннельная микроскопия (СТМ), дифракция медленных электронов (ДМЭ), электронная оже-спектроскопия (ЭОС), сканирующая туннельная спектроскопия (СТС), спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) и ионное оже-профилирование по глубине.

Постановка экспериментов атомного масштаба с применением СТМ потребовала усовершенствования общепринятой процедуры очистки поверхности. В разделе детально описана процедура получения атомарно-чистых поверхностей Si(100)2xl и Si(l11)7x7. Количество димерных вакансий на поверхности Si(l 00)2x1 составляло 0,3+ 0,7%, при незначительном содержании С-дефектов. Дано описание методики изготовления игл методом электрохимического травления вольфрамовой проволоки в растворе NaOH. Установление атомного строения наноструктур предполагает определение как концентрации всех атомов, участвующих в их формировании, так и их геометрического расположения относительно нижележащей подложки. В этой связи рассмотрено современное представление о составе поверхностных структур. Показано, что применение сканирующей туннельной микроскопии, как метода «прямого» исследования поверхности, значительно расширяет возможность точного определения покрытия атомов адсорбата и атомов кремния в исследуемой структуре.

Во второй главе «Рост и самоорганизация упорядоченных массивов магических нанокластеров металлов III группы на поверхности Si(lll)» основное внимание уделено исследованию закономерностей формирования магических нанокластеров AI (т.е. нанокластеров идентичного размера и формы) и их массивов на поверхности Si(l 11). В контексте с полученными данными дана характеристика массивов нанокластеров в субмонослойных системамах Ga/Si(l 11), In/Si(l 11) и Tl/Si(l 11).

Формирование упорядоченного массива магических нанокластеров AI на поверхности Si(ll 1)7x7 проиллюстрировано на рис. 1. Видно, что каждая половина ячейки 7x7 содержит одинаковые нанокластеры треугольной формы (магические нанокластеры). Очевидно, что поверхность Si(l 11)7x7 является «идеальной» формой для самоорганизованного роста упорядоченных массивов нанокластеров AI с периодом подложки 7x7. На СТМ изображении заполненных состояний (рис. 2а) нанокластер выглядит как группа из трех максимумов, а на СТМ изображении незаполненных состояний (рис. 26) - как группа из шести максимумов. СТМ наблюдения показывают, что нанокластеры AI имеют такую же структуру, как и недавно обнаруженные нанокластеры Ga и In: каждый содержит шесть атомов металла, связанных тремя атомами Si. Атомную структуру нанокластеров элементов Ш группы отражает модель, показанная на рис. 2в. Такая структура впервые предложена Лэем с сотр. для кластеров Ga [1, 2],

которая в дальнейшем была подтверждена теоретическими расчетами для нанокластеров ва, 1п и А1 [5]. Таким образом, три ярких максимума па СТМ изображении заполненных состояний (рис. 2а) соответствуют положению атомов метала, а шесть максимумов на изображении незаполненных состояний (рис. 26) - положению атомов кремния.

Рис. 1. СТМ изображение (47x32 нм) заполненных состояний (-2,0 В на образце относительно иглы) упорядоченного массива магических нанокластеров, полученного осаждением 0,35 МС А1 на поверхность 81(111)7x7 при температуре подложки 575 °С. Рис. 2. СТМ изображение заполненных (а) и незаполненных (б) состояний нанокластеров А1, полученных с помощью переключения полярности напряжения на образце в середине сканирования. Ячейка 7x7 выделена; г - атомная структурная модель магических нанокластеров металлов III группы (ва, 1п, А1) [1, 2, 5]

На ранних этапах осаждения адатомы А1 замещают угловые и краевые адатомы 81. Освобожденные атомы 81 собираются вдоль доменных границ, формируя плоские островки, наблюдаемые на СТМ изображениях большого масштаба. С помощью анализа СТМ изображений высокого разрешения установлен атомный механизм формирования нанокластеров А1. Выделены три стадии роста (см. рис. 3), а именно, (1) постепенное замещение атомами А1 краевых и угловых адатомов 81, (2) собственно рост нанокластеров и (3) завершение кластерообразования при дальнейшем замещении угловых адатомов 81. В зависимости от степени их замещения покрытие А1 в массиве магических нанокластеров находится в интервале от 12/49 до 18/49 МС (0,24 ^ 0,37 МС). Подсчет на СТМ изображениях, полученных на первой стадии (< 0,06 МС А1), числа занятых мест для соответствующих положений позволяет в соответствии с распределением Больцмана Я = ехр(- А Е/кТ) оценить различие в величине энергии активации для замещения атомами А1 угловых и краевых адатомов 81 в ячейке (7x7). Здесь К означает отношение числа занятых мест соответствующих положений адатомов А1 при Т= 833 К. Энергия активации для замещения

краевых адатомов 81 в половинах ячейки 7x7 с дефектом упаковки составила -0,03 ± 0,01 эВ (по отношению к энергии активации для замещения угловых адатомов) и, соответственно, 0,08 ± 0,01 и 0,03 ±0,01 эВ для угловых и краевых адатомов Б! в половинах ячейки без дефекта упаковки.

Покрытие А1 (атомов А1 / 0,5яч 7x7)

Рис. 3. Изменение среднего числа занятых мест атомами алюминия на половине ячейки 7x7 в зависимости от покрытия для трех положений адсорбции адатомов А1- в составе магических нанокластеров (серые кружки); в положениях краевых адатомов (черные кружки); в положениях угловых адатомов 81 (не заштрихованные кружки)

а б

Рис 4. Локальный упорядоченный массив нанокластеров таллия, а - СТМ изображение массива, структура которого ограничена треугольными доменами реконструкции 1 х 1 - Л; б - наиболее вероятная атомная структурная модель нанокластеров Т1

Процессы формирования упорядоченного массива нанокластеров Тп на 81(111) имеют некоторые особенности. Кластеры Тп проявляют необычную тенденцию формирования на тех половинах ячеек, где есть дефект упаковки. Можно получить два типа массивов нанокластеров 1п: при по-

12

крытии -0,12 МС, когда большинство половин ячеек с дефектом упаковки занято нанокластерами 1п, и при покрытии -0,24 МС, когда формируется упорядоченный массив, аналогичный массивам нанокластеров ва и А1.

При осаждении таллия (Т1) происходит формирование только локальных упорядоченных массивов нанокластеров, вследствие одновременного роста нескольких структур. При малом покрытии вдоль доменных границ начинает расти слой 1х1-Т1. В области, где сохраняется структура 7x7, обнаружено три типа нанокластеров, структура которых зависит от валентности, проявленной атомами П. На рис. 4а показано СТМ изображение нанокластеров, состоящих из треугольных массивов поверхностной фазы 1x1 -Т1, сформированных внутри половин ячеек 7x7. Каждый нанок-ластер может содержать до 15 атомов Т1 (см. вставку на рис. 4а), занимающих положения Т4 (рис. 46). Они склонны расти в подъячейках с дефектом упаковки. Кластеры другого типа относятся к строительным модулям реконструкции 3x1, свойственной одновалентным элементам.

Третья глава «Рост и самоорганизация упорядоченных массивов магических нанокластеров металлов III группы на поверхности 81(100)» посвящена исследованию, направленному на выявление возможности формирования металлами ИГ группы магических нанокластеров и их массивов на поверхности 81(100). Наиболее яркий и привлекательный пример формирования нанокластеров представляет субмонослойная граница раздела 1п/81(100), сформированная при температуре подложки 500 °С. Как показано на рис. 5а, образование нанокластеров происходит начиная с очень малых покрытий 1п, причем на этом этапе осаждения их пространственное распределение оказывается случайным. При достижении покрытия 1п, соответствующего насыщению (0,5 МС), нанокластеры образуют хорошо упорядоченную суперрешетку с периодом 4x3 (рис. 56). Основываясь главным образом на данных рентгеновской дифракции, Бунк с сотр. в качестве элементарной ячейки поверхностной фазы 81(100)4хЗ-1п предложили «пирамидо-подобную» структуру 1п кластера (рис. 5в), в состав которого входит шесть атомов металла и семь атомов кремния [3]. Полученные нами СТМ изображения высокого разрешения подтвердили именно такое кластерное построение реконструкции (4хЗ)-1п.

Установлено, что в субмонослойной системе А1/81(100) при температуре подложки 500 °С также возможно формирование магических нанокластеров. СТМ наблюдениями высокого разрешения показано, что на изображении нанокластеры 1п и А1 имеют идентичный размер и форму. Оба нанокластера на СТМ изображениях заполненных состояний выглядят как один круглый максимум, а на картине незаполненных состояний как пара овальных максимумов при напряжении на образце в области +2 В или три овальных максимума при напряжении на образце в области +1 В.

Рис. 5. Упорядоченный массив нанокластеров индия на поверхности 81(100). а, б -СТМ изображения заполненных состояний нанокластеров 1п, полученные при адсорбции, соответственно, 0,15 МС и 0,5 МС атомов 1п при температуре 500 °С; г-атомная структурная модель нанокластеров 1п, предложенная Бунком с сотр [3]

Рис. 6 СТМ изображение (50x50 им) заполненных состояний поверхности 81(100) после осаждения 0,55 МС атомов А1 и отжига при 500 °С (а) и наиболее вероятная атомная структурная модель ЯК100)4х5-А1 (б). Элементарная ячейка 4x5 выделена

На поверхности 81(100) каждый кластер А1, подобно кластеру 1п, занимает область 4ахЗа, однако они не формируют массивы с периодом 4x3. Вместо этого, упорядочение нанокластеров А1 на поверхности 81(100) приводит к формированию локальных массивов с периодом 4x5 (рис. 6а). Учитывая покрытие А1 (0,5 + 0,6 МС), при котором формируется структура 4х5-А1, и зависимость СТМ изображения от напряжения на образце, предложена атомная модель реконструкции 4х5-А1, которая показана на рис. 66. Она построена из обычных нанокластеров 8171пб, соединенных через «усеченный» кластер с размерами 4<з х2а. На СТМ изображении заполненных состояний такой кластер выглядит как темная «перемычка» между двумя обычными яркими кластерами, за исключением случая, когда его центральный димер содержит один атом кремния. При этом димер выглядит как яркий максимум, расположенный между кластерами 4x3.

Адсорбция А1 и Са на 81(100)2x1 в режиме насыщения при температуре 400 -ь 600 °С приводит к формированию поверхностных фаз с(4х12)-А1 и 8хп-Оа, которые на СТМ изображениях выглядят как массивы упорядоченных нанокластеров. Однако отдельные нанокластеры, составляющие эти реконструкции, никогда не наблюдаются на поверхности кремния. Установлено, что в состав поверхностной фазы с(4х12)-А1 входит 0,5 МС атомов А1 и 1 МС атомов 81. Этот один монослой 81 распределен между несколькими атомными слоями, что в сочетании с относительно большой элементарной ячейкой значительно усложняет анализ ее структуры.

Рис. 7. СТМ изображение заполненных состояний поверхности Я1(100)4'/3-1п (17x17 нм): а - после адсорбции 0,5 МС атомов 1п на поверхность 81(100)2x1 при температуре подложки 500 °С; б - после дополнительного осаждения на нес 0,1 МС атомов 1п при температуре 450 "С. в - наиболее вероятная структурная модель «яркого» кластера 8151п8. Атомы 81 и 1п обозначены, соответственно, светлыми и серыми кружками

:_0 6 04 0.2 оо

а обычный кластер _ яркий кластер / 1 / / / / / /

обычный кластер

_яркий

кластер

-2-1 0 1 2-2-1 0 1 Напряжение на образце, V Напряжение на образце, V

Рис. 8. СТС данные для обычного и «яркого» нанокласгера, полученные в их центре: а - усредненные I- V спектры; б - усредненные (с1//с1 К)/(// V)- V спектры

Далее рассмотрим возможность изменения состава нанокластеров, образующих поверхностную фазу 81(100)3х4-1п (рис. 7а). Осаждение 1п на такую поверхность при пониженной температуре (450 °С) приводит к

15

формированию структуры, СТМ изображение которой показано на рис. 76. Легко видеть, что первоначальная суперструктура с периодом 4x3 сохраняется, однако некоторые нанокластеры выглядят ярче. Определение доли «ярких» кластеров на СТМ изображениях модифицированной поверхности в зависимости от дозы осаждения Тп показало, что на один «яркий» кластер дополнительно приходится два атома In. Покрытие атомов кремния в поверхностной фазе 4хЗ-1п (®f3); вычисленное с учетом величины доли площади поверхности S, приходящей на верхний уровень, по формуле в4;1 = 0';1 - S, составило 0,52 ± 0,02 МС. Здесь 02;1 - покрытие Si в исходной поверхности Si(l00)2x1. Это означает, что каждый «яркий» кластер освобождает 2 ± 1 атом Si. СТМ наблюдения показали, что «яркий» кластер сохраняет основную атомную структуру обычного кластера, а основные структурные изменения происходят именно в центральной части кластера. Наиболее вероятная структурная модель «яркого» кластера показана на рис. 7в. В соответствии с экспериментальными результатами, в этой модели два атома Si в обычном кластере заменены двумя атома In (обозначены 1пЗ и 1пЗ'). Для сравнения атомных структур кластеров с разным составом, проводили расчеты с применением энергии формирования поверхности согласно известному уравнению:

Q = £(М,„ 7VIn) - TVs./^s,, bulk - Mn/V bulk,

где E(Nsi, /V|n) - общая энергия системы Si-In; jVSi и Ntn - соответственно, количество атомов кремния и индия; buik и N\nfi\„t buik - энергии, при-

ходящие на один атом в объеме, соответственно, Si и In. Вычисления показали, что структура симметричного кластера с составом Si5Ing (рис. 7в) является наиболее стабильной.

Влияние изменения состава ln-Si нанокластеров на их электронные свойства исследовали методом сканирующей тунельной спектроскопии. На рис. 8 а,б приведены I-V и (dI/dV)/(f/V)-V СТС-спектры, полученные в центре различных кластеров. Видно, что обычный кластер Si7In6 на СТС-спектре проявляет себя как полупроводник с шириной запрещенной зоны ~0,8 эВ. Модифицированный кластер обнаруживает локальные металлические свойства, обусловленные появлением добавочной электронной плотности состояний внутри запрещенной зоны обычного кластера. Рассмотренное изменение состава нанокластера можно интерпретировать как легирование нанокластера.

СТМ наблюдения высокого разрешения показали, что другие элементы III группы (Ga и Т1) на поверхности Si(100) кластеров не образуют. Атомы Ga вытесняют атомы Si и формируют массивы из димеров Ga, встроенных в верхний слой подложки Si(100), для которых предложена атомная структурная модель. При адсорбции Т1 замещения атомов крем-

ния не наблюдается. Формирование нанокластеров на поверхности 8К100)-(2х1) происходит при незначительном количестве димерных вакансий на ее поверхности.

Четвертая глава - «Адсорбция А1 на 81(111)7x7: формирование и атомная структура поверхностных фаз». Получение СТМ изображений поверхностных фаз А1 с атомным разрешением, в сочетании с количественными характеристиками, включая определение покрытия А1 и 81, позволило провести пересмотр опубликованных ранее представлений относительно атомных структур в субмонослойной системе А1/81(111).

Адсорбция А1 на поверхность 81(111)7x7 при температуре образца 750 °С приводит к формированию хорошо упорядоченной поверхностной фазы (л/3 Хл/З )И. 30°-А1, структура которой относительно проста и состоит из адатомов А1, занимающих положения Т4 на поверхности 81(111). В идеальном случае покрытие адсорбата должно составить 1/3 МС, однако СТМ наблюдения показали, что в такой структуре именно 0,08 МС атомов 81 находятся в положениях замещения адатомов А1, что связано с преимущественным ростом этой структуры от ступеней и доменных границ.

О О О О О О О

о0о°о0о9о°оЩ7о'

о0#0©0о0о0о0©0 0о0#0о0#0#0о0о

Рис. 9. СТМ изображение заполненных (а) и незаполненных (б) состояний массива л/7 Хл/7-А1 и соответствующая ей структурная модель (в). Серые кружки - атомы А1

На рис. 9 приведено СТМ изображение обоих состояний массива поверхностной фазы 81(111)л/7хл/7-А1, полученное с переключением полярности напряжения на образце в середине сканирования. Видно, что на изображениях заполненных состояний поверхность выглядит как гексагональный массив ярких максимумов, образующих суперрешетку с периодом (рис. 9а). На СТМ изображении незаполненных состояний упорядоченный массив а/7 Хл/7 -А1 образован из тримеров (рис. 96). Проведенные линии указывают на то, что положения центров тримеров на

17

изображении незаполненных состояний и положения ярких максимумов на картине заполненных состояний совпадают, что противоречит предложенным ранее моделям.

Положение атомов Al относительно нижележащего слоя подложки Si(lll) определяли по СТМ изображению структуры V7xV7-Al, содержащему включения участков фазы л/Зхл/3-А1. На основе полученных данных предложена атомная структурная модель реконструкции -Jl x-Jl -Al, которая показана на рис. 9в. В этой модели центры тримеров находятся в положениях T¡, а адатомы Al расположены вблизи положений Т4 с небольшим сдвигом по направлению наружу от центра тримера. Для определения оптимальных координат атомов в предложенной структурной модели проводили вычисления полной энергии из первых принципов, применяя пакет программ FHI96MD [6]. По данным компьютерного моделирования межатомное расстояние Al-Al в тримере составляет 4,08 Á, расстояние между атомами Al и верхним атомом Si в центре тримера равно 2,72 А и длина связи Al-Si составляет 2,54 А.

Рис. 10 СТМ изображения незаполненных состояниях ^фазы Л1/81( 111): а - в среднем масштабе (100x74 нм); б - в атомном масштабе (16x11,5 нм)

На рис. 10 показаны характерные СТМ изображения так называемой у-фазы А1/8Н111) при различном увеличении. В масштабе нескольких десятков нанометров поверхность на СТМ изображении представляет собой массив под-ячеек треугольной формы. На СТМ изображениях незаполненных состояний внутри треугольных под-ячеек обнаруживается упорядоченный массив максимумов с отчетливо выраженной гексагональной структурой (рис. 106). Положение этих максимумов соответствует положению атомов А1, заместивших атомы 81 в наружном слое поверхности 8К111). Несовпадение между слоем встроенных атомов А1 и объемным 81 устраняется посредством формирования доменных границ в виде сетки,

которая преобразует поверхность в квазипериодичную несоразмерную суперструктуру доменов треугольной формы.

Детальный анализ ряда СТМ изображений ^фазы с атомным разрешением показал наличие двух модификаций этой фазы («легкая» и «тяжелая» ^фаза), которые различаются составом и структурой доменных границ. Покрытие кремния 0sl в ^фазе определяли по СТМ изображениям большого масштаба из количественного рассмотрения массопереноса, согласно уравнению 0s, = 2,08 - 2Б, где Б - доля площади поверхности, приходящая на верхний уровень ^фазы. Экспериментально полученные характеристики «легкой» и «тяжелой» ^фаз А1/Яц111) приведены в таблице.

условие получения покрытие А1 [МС] покрытие Я [МС] средний период решетки доменные границы

«легкая» у-ф&за -0,7 МС А1 (675 °С) 0,64 ± 0,05 1,01 ±0,03 9,2а 5' «легкая»

«тяжелая» ^■фаза >1,3 МС А1 (675 °С) 0,76 ± 0,04 0,84 ± 0,05 9.8а? «тяжелая» + «легкая»

На рис. 11а приведены СТМ изображения незаполненных состояний двух типов доменных границ «легкой» ^фазы. На схемах (рис. 11 б) показаны расположения атомов А1 в области этих доменных границ. Видно, что атомы А1, прилегающие к доменным границам с разных сторон, расположены друг относи 1ельно друга различным образом. С учетом полученных данных предложены структурные модели двух типов «ле[кой» ^фазы, которые приведены на рис. 11 в. Модель первого типа включает в себя структуру дефекта упаковки в одной из под-ячеек и доменную границу в виде зигзагообразной цепочки кремния ДО модель). Другой тип доменной границы, характеризуется тем, что прилегающие к границам атомы А1 расположены друг против друга (Б8 модель). Расположение атомов в таких доменных границах объясняется образованием димеров кремния. В условиях пресыщения встраивание избыточных атомов А1 приводит к формированию «тяжелой» доменной границы, структура которой, по-видимому, обусловлена деформацией в нижележащих слоях подложки.

В отдельную пятую главу «Поверхностные слои таллия на 81(111) и 81(100)» вынесены данные по исследованию основных закономерностей роста субмонослойных слоев Т1 на поверхностях 81(111) и 81(100). На рис. 12а показано типичное СТМ изображение, полученное после осаждения 0,3 ■*■ 0,8 МС атомов Т1 на поверхность 81(111)7x7 при температуре подложки 300 °С. Адсорбция таллия приводит к тому, что вдоль доменных границ 7x7 формируются области с поверхностной фазой 1x1-Т1, которые на СТМ изображении представляют собой светлые плоские участки. Уча-

19

стки структуры 1x1 всегда содержат включения в виде полос, которые являются доменами поверхностной фазы Зх1-Т1 (см. вставку на рис. 12а). Отметим, что структуру с симметрией 3x1 обычно образуют только одновалентные атомы (щелочные металлы и серебро).

А °о

ООО

О „о

О „О

ООО О о

©о

гБ-модель

ОБ-модель

Рис. 11. Два типа доменных границ в «легкой» ^фазе' а - СТМ изображения незаполненных состояний Доменные границы показаны стрелкой; б - положения атомов А1 в области доменных границ. Атомы А1 показаны серыми кружками; в - соответствующие атомные структурные модели доменных границ для «легкой» ^фазы А1/ЯК111)

Обнаружено, что граница раздела Т1/51(111) с покрытием 0,35 МС атомов Т1 (рис. 126), полученная при отжиге в режиме десорбции (350 °С), имеет небольшие участки 1х1-Т1, существующие совместно с областями поверхностной фазы л/Зх-УЗ-П, которая характерна для трехвалентных металлов (А1, Тп и ва). Таким образом, в этой области покрытий на эффективную валентность адсорбата влияет именно температура подложки: Т1 проявляет себя как одновалентный атом при пониженной температуре (300 °С) и как трехвалентный атом при повышенной температуре (350 °С). Из рис. 12 в,г можно определить, что максимумы на СТМ изображении незаполненных состояний поверхностной фазы 1x1-Т1, покрытие которой составляет 1 МС, расположены в положениях Я3. Из анализа СТМ изображений 1x1-Т1, полученных с переключением полярности напряжения

между иглой и образцом в процессе сканирования, установлено, что максимумы на картине заполненных состояний находятся в положениях Г4.

Рассмотрим поведение Т1 на поверхности Si(100). С помощью методов СТМ и расчетов полной энергии из первых принципов впервые исследовано формирование поверхностных слоев, полученных при адсорбции Т1 на поверхность Si(100)2xl. Формирование поверхностных слоев Т1 происходит в области температур от комнатной до 250 °С. На фазовой диаграмме (рис. 13) приведены экспериментально обнаруженные структуры в зависимости от покрытия Т1. Тип структур зависит не только от покрытия, но также и от условий записи, т.е. на СТМ изображениях обоих состояний одна и та же поверхность может демонстрировать различные структуры. Адсорбция атома Т1 сопровождается переносом заряда и возникновением статического диполя, вследствие чего в присутствии поля происходит миграция атомов Т1 по поверхности. При положительном напряжении на игле СТМ атомы Т1 выталкиваются из области под острием иглы, а при отрицательном напряжении, наоборот, собираются под иглой (рис. 14 в,г).

Рис. 12. Субмонослойная система Т1/81(111): а - СТМ изображение (100x80 нм) поверхности 81(111)7x7 после осаждения 0,5 МС атомов Т1 при температуре 300 °С. Ячейки 1x1 и 3x1 выделены; б - изображение незаполненных состояний участка поверхности с доменами 1х1-Т1 и л/зхл/з -Т1; в - выделенная в (б) область при большем увеличении; г - положение основных мест адсорбции на поверхности 81(111)

Обнаружены четыре упорядоченные структуры Т1/85(100): а-2х2-Т1, (3-2х2-Т1, у-2х2-Т1 и (2х1)-Т1 при покрытиях Т1, соответственно, 0,25, 0,50, 0,75 и 1 МС. В качестве примера на рисунке 14а,б показано СТМ изобра-

жение в обеих полярностях поверхности фазы Р-2х2-Т1, полученное осаждением 0,5 МС атомов Т1. В процессе записи изменяли туннельный ток и напряжение между иглой и образцом. Изображение заполненных состояний (+0,8 В на игле) представляет собой ряды округлых максимумов, тогда как на изображении незаполненных состояний (-0,8 В) максимумы имеют овальную форму.

ДМЭ

СТМ

незаполненные состояния

СТМ

заполненные состояния

2x1

ш

уЛУ,

Ы

2

2x1-81

I

2хЗ-Т1 + 2х2-Т1 р

(а)

2x1+"дефекты" р

_|_I ¿1

I 2x2

? ? ^ 2х2-Т1

% (Р) р

* 4 У.

¿1_I_<кл

2x1

т-

2x1-Т1

ли

0.01

0.03

0.1

0.5 0.5

1

2 Доза Т1, МС

Рис. 13 Структура слоев таллия в зависимости от полярности напряжения на образце и лозы осаждения При дозах осаждения выше 0,5 МС масштаб увеличен

у, = «о ем

vl=-oвv /, = 0 1пА

СТМ (незаполненные состояния)

СТМ (заполненные состояния)

Рис. 14. СТМ изображение (15x10 нм) обоих состояний поверхности (3-2х2-Т1 при покрытии Т1 0,5 МС (а) и определение положения максимумов относительно подложки при переключении полярности напряжения (б), в, г - схема, иллюстрирующая поведение поляризованного адсорбата в неоднородном поле зазора игла-образец

Применение более «жестких» туннельных условий (т.е. более высокого напряжения или большего туннельного тока) может удалить поверхно-

стный слой TI и оголить подложку Si(100). Это показано на верхней части рис. 146. Возможность переключением полярности напряжения на игле получать СТМ изображения либо подложки Si(100)2xl, либо поверхностных слоев Т1 позволила определить положения максимумов плошости электронных состояний на СТМ изображении каждой выявленной сфук-туры, которые приведены в таблице (в случаях зависимости СТМ изображения от напряжения указаны области напряжения на образце). Положения адатомов таллия: VB - «впадина-мостик» (valley-bridge); С - «впадина» (cave); Р - «пьедестал» (pedestal); В - «мостик» (bridge) (см. рис. 15).

структура покрытие, МС положения максимумов на СТМ изображении

заполненных сост. незаполненных состояний

а-2х2-Т1 0,25 VB VB

Р-2х2-Т1 0,50 VB Р

у-2х2-Т1 0,75 Р Р (< -1,0 В); VB (> -1,0 В)

2x1 -Т1 1,0 В В (< -0,7 В); VB или С(> -0,7 В)

Для определения энергетически наиболее выгодных атомных структур проводили вычисления полной энергии из первых принципов. По результатам СТМ наблюдений и вычислений полной энергии определена наиболее вероятная атомная структура для каждой фазы (рис. 15).

В соответствии с предложенными структурными моделями таллий в фазе р-2х2-Т1 проявляет себя как типичный трехвалентный металл, тогда как в структурах а-2х2-Т1, у-2х2-Т1 и 2x1 -Т1 ведет себя как одновалентный металл. Отметим, что проявляемая атомами таллия валентность в субмо-нослойной системе Т1/81(111) зависит от температуры, а в субмонослой-ной системе Т1/81(100) она зависит от покрытия таллия.

К

1> ÍJ0ÍJ

бОК>вОЬ

Ш-оЩ

ÍO О ÍO о

бОК>Ю°

в

Рис. 15 Наиболее вероятные атомные структурные модели в системе Т1/8!(100) а-а-2х2-Т1 (0,25 МС); б - р-2х2-Т1 (0,5 МС); в - у-2х2-Т1 (0,75 МС); г - 2х 1-Т1 (1 МС)

Шестая глава «Адсорбция сурьмы на поверхность 81(100)2x1»

включает результаты, полученные с помощью ЭОС и СТМ исследований реконструкции Я1(100)с(4х4)-8Ь в субмонослойной системе 8Ь/81(100), где

обсуждены ее составляющие элементы и предложена наиболее вероятная атомная структура. Во второй части рассматривается и анализируется изменение морфологии поверхности атомарно-гладкой границы раздела 5Ь/81(100) с покрытием 1 МС в результате отжига.

Рис. 15 Реконструкция Я] П П0)сГ4х4)-ЯЬ: а - СТМ изображение заполненных состояний границы раздела 8К100)/8Ь А, В и С - основные объекты структуры {V - вакансии объекта С). Ячейка с(4х4) выделена; б - положения основных объектов относительно нижележащей поверхности 81(100); в - атомная структурная модель с(4х4)

На рис. 15а приведено СТМ изображение поверхности с(4х4)-8Ь с высоким разрешением, которое идентично изображениям поверхности с(4х4)-8ь Однако некоторые различия все же существуют. В состав струк-1уры с(4х4)-8Ь входят объекты трех типов. Во-первых, на изображении присутствуют расположенные вдоль рядов круглые максимумы размером около 1 нм (объекты А). Объекты другого типа (Б-типа) наиболее яркие и имеют форму овала (их относят к димерам 81, так называемые «высокие димеры»). Интерпретация объекта А, как димера с двумя возможными ориентациями весьма спорна. По-видимому, он ассоциируется с одним атомом. Наиболее вероятная структура показана на рис. 15в. В этой модели «высокий димер» связан с четырьмя атомами поверхностного слоя. В зависимости от того, представлен «высокий димер» димером 81 или диме-ром 8Ь, на СТМ изображении наблюдаются объекты В или С. Объект А представляет атом 81, связанный с двумя атомами первого слоя и одним атомом 81 второго слоя. Предложенная модель хорошо согласуется с СТМ

А В С V

• адатомы 5Ь о 1-й слой ® © адатомы ° 2-й слой

изображением. В основном, это реконструкция атомов 81 и, по-видимому, ее атомная структура справедлива и для структуры с(4х4)-81.

Обнаружено, что морфология поверхности атомарно-гладкой границы раздела 8Ь/81(100) с покрытием 1 монослой резко меняется после отжига при 750 °С в течение 1 мин. СТМ изображение такой поверхности показано на рис. 16. Установлено, что поверхность до и после отжига имеет аналогичную структуру и состав верхнего слоя, образованного только диме-рами сурьмы. Это означает, что возникновение шероховатости обусловлено перераспределением атомов кремния.

□ 51 И ЭЬ

Рис. 16. СТМ изображение (40x28 нм) заполненных состояний границы раздела 8Ь/81(100) после отжига при температуре 750 °С На схеме показан возможный механизм возникновения поверхностной шероховатости на поверхности БЬ/Б^ЮО)

Наиболее вероятный механизм возникновения шероховатости поверхности заключается в следующем. В некоторых локальных областях первоначально гладкой поверхности 8Ь/81(100) (рис. 16а) атомы 81 в верхнем слое подложки 81(100) замещаются атомами 8Ь (рис. 166). Освобожденные атомы 81 мигрируют по поверхности 8Ь/81(100) и собираются в островки (рис. 11в). Положения атомов 8Ь под атомным слоем кремния энергетически невыгодно, поэтому атомы 8Ь собираются на поверхности островков вследствие поверхностной сегрегации. В результате формируется трех-уровневая граница раздела 8Ь/81(100) (рис. 16г).

Седьмая глава - «Рост сверхтонких слоев нитрида кремния». С помощью методов ЭОС и СХПЭЭ исследована кинетика формирования сверхтонких слоев нитрида кремния в процессе имплантации ионов азота в 81(111) при температуре подложки 20 и 950 °С. Имплантацию ионов азота с энергией 500 эВ проводили под углом, близким к 90° (плотность тока 2,5x10^ А/см2). Зависимость атомной концентрации С31 на поверхности

от времени внедрения азота в 81(111) приведена на рис. 17. При температуре образца 950 °С наблюдается более плавный рост, а появление нитрида кремния на поверхности происходит при значительно меньших дозах, чем при 20 °С. При увеличении дозы внедрения энергия пика плазменных потерь увеличивается для всех значений Ер, причем кривые переходят в насыщение, уровень которого зависит от энергии Ер. Сравнение положения пика плазменных потерь при различных энергиях Ер для слоев, полученных при различных условиях роста, приведено на рис. 18. На основе полученных данных сделан вывод о распылении поверхностной области подложки ионами азота в процессе имплантации (~1,7 А/мин) вплоть до появления нитрида кремния на поверхности. При внедрении ионов азота в разогретую мишень (950 °С) нарушения счехиомефии не происходит и наблюдается более резкая граница раздела БЬ^зКф

Рис. 17. Зависимость атомной концентрации нитрида кремния от времени имплантации азота в 51(111) при температуре подложки: 1 - 20 °С; 2 - 950 °С. Рис. 18. Сравнение положения пика плазменных потерь при различных энергиях Ер для слоев, полученных при температуре подложки: 1 - 20 °С и 2 - 950 °С (доза 2x1016 а!./см2); 3 - для нитрида кремния, полученною осаждением из газовой фазы

При оценке толщины слоя в модели «внедрения-распыления» полагали, что распределение азота по глубине на начальном этапе внедрения не сильно отличается от гаусового. В этом случае максимум концентрации азота расположен на глубине проецированного пробега (Яр) и составляет около 18 А. Считая, что при достижении максимальной концентрации N на поверхности его концентрация в слое толщиной /?р постоянна и убывает в 2 раза на глубине 1,2Л/?Р, толщину слоя можно определить как Яр + 1,2Д7?Р. При энергии ионов 0,5 + 5 кэВ наблюдали хорошее соответствие расчетных данных, выполненных на основе теории ЛШШ [7], с данными, полученными оже-профилированием образцов. Расхождение при низкой энергии ионов может возникать из-за сильного влияния ионного перемешивания при распылении слоев, толщина которых менее 30 А.

Формирование поверхностных фаз в системе N/Si(lll) в области границы зоны внедрения подтверждается данными, полученными с помощью методов ЭОС и СХПЭЭ. Отжиг слоев при температуре подложки 1150 °С приводит к формированию поверхностных фаз с энергией плазменной потери 19,5 эВ и 18 эВ, что соответствует структурным единицам SiN0,s и SW0,2- Напротив, при отжиге слоя нитрида кремния, сформированного при электронно-стимулированной нитридизации подложки Si(100) в атмосфере NH3 при температуре 750+1120 °С, заметного отклонения химического состава и нарушения однородности слоя не происходит. Исследованы закономерности формирования поверхностных фаз Si-N на поверхностях Si(llO) и Si(100) при высокотемпературном взаимодействии с аммиаком (560+ 1050 °С). Полученные данные сравнивали с результатом компьютерного моделирования. Рассматривали две модели роста: модель послойного роста слоя и модель разрастающихся островков постоянной толщины. Данные ЭОС и результаты расчетов показывают, что механизм роста определяется температурными условиями. При более высоких температурах (Т = 900 °С) первая стадия включает эпитаксиальный рост островков нитрида кремния постоянной толщины. При заполнении всей поверхности кремния, механизм роста меняется на послойный. Аналогичный механизм

Рис. 19. Поведение слоя аморфного кремния на сверхтонком слое при термическом отжиге, а - зависимости изменения интенсивности оже-пика азота при температуре образца- 1 - 680; 2 - 668; 3 - 656; 4 - 646; 5 - 638 °С. б - зависимости времени достижения фиксированной концентрации азота /л / на поверхности от температуры образца. Значения (/„ / / °). 1 - 0, 2 - 0,05; 3 - 0,1; 4 - 0,15

С помощью методов ЭОС и ПЭМ исследованы изменения морфологии структуры «слой аморфного 51 - сверхтонкий слой БЬ^ - подложка 81(100)» при отжиге в диапазоне температур образца 630 + 680 °С. Слой нитрида кремния формировали имплантацией ионов Г^ с энергией 500 эВ

27

в 81(100) при температуре подложки 950 °С. Толщина кремниевого слоя составляла 7,5 + 30 нм. Зависимости изменения оже-пика азота от времени отжига такой структуры приведены на рис. 19а. Величина отношения характеризует часть площади нитрида кремния, которая не занята островками 81. Зависимость времени появления сигнала азота (г0) при фиксированной толщине слоя 81, а также время достижения фиксированной концентрации N на поверхности (при <0,1) хорошо описываются уравнением Аррениуса с энергией активации 6,2 ± 0,3 эВ (рис. 196).

Рис. 20. Морфология поверхности пленки кремния толщиной 75 Ä на структуре Si-tN^SiOOO) после отжита при 656 °С в течение 5 мин по данным ПЭМ: а - реплика с поверхности; б - электронная микрофотография «на просвет» (х 100000). Рис 21. СТМ изображение (100x100 нм) массива наноточек Si, полученного осаждением 4,8 MC Si при температуре 400 °С на слой Si02/Si(100) толщиной 1,0 нм

Анализ морфологии пленки Si толщиной 7,5 нм с помощью метода ПЭМ после отжига при 656 °С в течение 5 мин показал, что при этом происходит их автокоалесценция (рис. 20а,6). Пленка толщиной 7,5 нм разбивается на островки со средним диаметром -90 нм, высотой -23 нм и плотностью Ю10см"2. Большое значение энергии активации процесса может быть связано с тем, что механизм процесса включает в себя такие стадии, как образование кристаллического зародыша в аморфной фазе, рекристаллизацию пленки и объемную диффузию кремния.

Автокоалесценция островков также играет решающую роль и при отжиге кремниевых пленок на тонком слое окисла. СТМ изображение массива наноточек Si на окисленной поверхности Si(100) показано на рис. 21. Осаждение кремния на слой окисла (толщиной 0,5 2,0 нм), полученного окислением поверхности при 750 + 850 °С, проводили при температуре

подложки 80 ■*■ 400 °С. Плотность наноточек кремния составляла (3-ь8)х1012 см"2, а их средний размер равен 3 + 5 нм. При таких условиях роста разрушение слоя окисла не происходит.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Алюминий, как и другие металлы Ш группы (ва и 1п), на начальных стадиях осаждения на поверхность 81(111)7x7 формирует совершенные упорядоченные массивы идентичных нанокластеров (магических на-нокластеров). Нанокластеры этих металлов располагаются на обеих половинах ячеек 7x7 и имеют одинаковую структуру, каждый содержит шесть атомов металла, связанных тремя атомами 81. На основе результатов анализа СТМ изображений высокого разрешения исследован атомный механизм формирования нанокластеров А1. Выделены три стадии роста: постепенное замещение атомами А1 адатомов кремния, собственно рост нанокластеров и завершение кластерообразования при дальнейшем замещении угловых адатомов 81. Формирование нанокластеров А1 обусловлено шаблонным эффектом подложки и вызвано накоплением атомов адсорба-та на обеих половинах ячеек, вследствие замещения адатомов кремния.

2. В субмонослойной системе Т1/81(111) обнаружено три типа локальных массивов нанокластеров, структура которых зависит от валентности, проявляемой атомами таллия. Кластеры первого типа формируются внутри треугольных подъячеек элементарной ячейки 7x7, в которых все 15 положений Г4, характерных для других металлов Ш группы (ба, А1 и 1п), могут быть заняты адатомами таллия. Кластеры второго типа относятся к строительным модулям реконструкции 3x1, свойственной одновалентным элементам. Кластеры третьего типа имеют «рингоподобную» структуру и формируются только на тех половинах ячеек, где нет дефекта упаковки.

3. При осаждении металлов III группы (А1 и 1п) на поверхность 81(100)2x1 также происходит формирование магических нанокластеров. Атомная структура нанокластеров А1 идентична атомной структуре нанокластеров 1п: шесть атомов метала и семь атомов 81 образуют стабильную структуру размером 4ахЗа. В системе 1п/8К 100) нанокластеры 1п встраиваются в хорошо упорядоченную поверхностную фазу 4хЗ-1п. В системе А1/8К100) упорядочение нанокластеров А1 приводит к формированию структуры 4х5-А1, которая состоит из локальных массивов, построенных из обычных 4x3 магических нанокластеров А1, соединенных через «усеченный» кластер с размерами 4ах2а. Такой кластер включает центральный А1-А1 димер и содержит шесть атомов А1 и четыре атома 81. Другие элементы Ш группы (ва и Т1) на поверхности 81(100) кластеров не образуют. Атомы Са вытесняют атомы 81 и формируют встроенные в

верхний слой подложки массивы димеров ва. При адсорбции Т1 замещения атомов 81 не происходит. Формирование нанокластеров происходит при незначительном количестве димерных вакансий на поверхности.

4. Адсорбция А1 и ва на поверхность 81(100)2x1 в режиме насыщения при температуре подложки 400 -г- 600 °С приводит к формированию поверхностных фаз БК100)с(4х12)-А1 и 81(100)8хп-Са. Обе структуры на СТМ изображениях выглядят как массивы упорядоченных нанокластеров однако, отдельные нанокластеры, образующие эти структуры, не формируются. Установлено, что в состав поверхностной фазы с(4х12)-А1 входит 0,5 МС атомов А1 и 1 МС атомов 81

5. Показано, что при определенных условиях до 35% магических нанокластеров 8171п6, образующих поверхностную фазу 81(100)4хЗ-1п могут быть модифицированы: два атома кремния в таком кластере могут быть замещены двумя атомами индия. В соответствии с полученными СТС данными, изменение состава нанокластера приводит к возникновению электронных состояний внутри запрещенной зоны. По сравнению с обычным кластером «легированный» кластер менее устойчив.

6. Установлено, что поверхностная фаза 81(111 )л/7 х77 -А1 состоит из адатомов А1, расположенных на «нереконструированной» поверхности 81(111) в положениях близких к Т4, образуя тримеры с длиной стороны 4,08 А, центры которых находятся в положениях над атомом (Т\). По сравнению с существующими моделями предложенная модель обладает наибольшей стабильностью. Выявлены два типа ^фазы А1/81(111). Обе структуры состоят из треугольных доменов, внутри которых верхние атомы 81 в двойном слое поверхности замещены атомами А1. Показано, что основное различие между ними связано с различием состава и структуры доменных границ. По результатам СТМ наблюдений предложены наиболее вероятные модели атомных структур «легких» доменных границ.

7. Таллий на поверхности 81(111) в области субмонослойных покрытий проявляет переменную валентность, зависящую от температуры подложки. При температуре подложки -300 °С атомы Т1 проявляют одновалентные свойства, формируя структуру 3x1, аналогичную известной структуре щелочных металлов и серебра. При температуре -350 °С атомы Т1 проявляют трехвалентные свойства, образуя структуру л/3хл/3, типичную для других металлов III группы (А1,1п и ва). Установлено, что максимумы на СТМ изображении незаполненных состояниях реконструкции 1x1-Т1, для которой покрытие адсорбата составляет 1 МС, находятся в положениях Яз, а на картине заполненных состояний - в положениях Г4.

8. Обнаружено, что адсорбция атома Т1 на поверхность 81(100)2x1 сопровождается переносом заряда и возникновением статического диполя,

вследствие чего при положительном напряжении на игле атомы Т1 выталкиваются из области под ее острием, а при отрицательном напряжении собираются под иглой. Выявлены четыре упорядоченные структуры Т1/81(100): три реконструкции 2х2-Т1 с покрытием 0,25, 0,50 и 0,75 МС и реконструкция 2x1 -Т1 с покрытием 1 МС, для которых определены наиболее вероятные атомные структуры. Установлено, что наиболее вероятные места адсорбции адатомов Т1 в поверхностных фазах а-2х2-Т1 и Р-2х2-Т1 -положения «впадина-мостик», а в у-2х2-Т1 и 2х1-Т1 - положения «пьедестал» и «впадина-мостик». Таллий в фазе |}-2х2-Т1 проявляет себя как типичный трехвалентный металл Ш группы, тогда как в структурах а-2х2-Т1, у-2х2-Т1 и 2x1-Т1 ведет себя как одновалентный металл.

9. Проведена идентификация основных особенностей структуры 81(100)с(4х4)-8Ь. В соответствии с данными ЭОС в состав поверхностной фазы с(4х4)-8Ь входит -0,25 МС атомов сурьмы. На основе результатов СТМ наблюдений предложена наиболее вероятная атомная структура реконструкции с(4х4)-8Ь, которая справедлива и для реконструкции с(4х4)-81. Показано, что атомарно гладкая граница раздела 8Ь/81(100) с покрытием 1 МС при температуре 750 °С нестабильна и, вследствие замещающей адсорбции сурьмы, становится шероховатой поверхностью, в состав которой входит от трех до пяти атомных слоев. Механизм формирования шероховатости поверхности объясняется замещающей адсорбцией 8Ь, агломерацией освободившихся атомов кремния в плоские моноатомные островки и сегрегацией сурьмы на их поверхность.

10. Имплантация ионов азота низких энергий (0,2 -г- 5 кэВ) в кремний приводит к формированию слоев нитрида кремния с составом близким к стехиометрическому, толщина которых определяется проецированным пробегом атомов азота. Формирование слоя сопровождается распылением подложки. При внедрении ионов азота в разогретую мишень (950 °С) нарушения стехиометрии не происходит и формируется более резкая граница раздела 81/813К4. При температуре отжига 1000 -ь 1100°С на границе зоны внедрения формируются поверхностные фазы 81-К При взаимодействии аммиака с поверхностью 81(111) при температуре 850-М100°С рост поверхностных фаз происходит за счет разрастания островков со структурой 8x8 и средней толщиной 5,5 А. При взаимодействии аммиака с поверхностью 81(110) при низкой температуре рост пленки происходит послойно. При высоких температурах (Т-900 °С) происходит эпитакси-альный рост островков нитрида кремния, и в дальнейшем механизм роста меняется на послойный. Отжиг тонких аморфных пленок кремния, осажденных на ионно-имплантированный слой нитрида кремния при температуре 630 -5- 680 °С, приводит к автокоалесценции островков кремния.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Lai M.Y., Wang Y.L. Direct observation of two dimensional magic clusters // Phys. Rev. Lett.- 1998,- Vol. 81, №1,- P. 164-167.

2. Lai M.Y., Wang Y.L. Self-organized two-dimensional lattice of magic clasters // Phys. Rev. В.- 2001.- Vol. 64,- P. 241404(4).

3. Bunk O., Falkenberg G., Seehofer L. et al. Structure determination of the indium induced Si(001)-(4x3) reconstruction by surface X-ray diffraction and scanning tunneling microscopy extraction // Appl. Surf. Sei - 1998-Vol. 123/124,-P. 104-110.

4. Oura K., Lifshits V.G., Saranin A.A., Zotov A.V. et al. Surface Science. An introduction - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. - 440 p.

5. Li J.-L., Jia J.-F., Liang X.-J. et al. Spontaneous assembly of perfectly ordered identical-size nanoclaster arrays // Phys. Rev. Lett - 2002 - Vol. 88, №6.- P. 066101(4).

6. Scheffler M., Kley A., Beckstedte M. et al. Density-functional theory calculations for poly-atomic systems: electronic structure, static and elastic properties and ab initio molecular dynamics // Comp. Phys. Commun.- 1997-Vol. 107.-P. 187-222.

7. Lindhard J., Scharff M., Schiott H. Range concepts and heavy ion ranges // Danske. Videnskab., Mat.-fys. Medd. -1963. Vol. 33, №14.-P. 19-50.

Список публикаций автора по теме диссертационной работы:

1. Лифшиц B.F., Котляр В.Г., Саранин A.A. Формирование пленок нитрида кремния при имплантации ионов азота в Si(lll) по данным ЭОС и спектроскопии ХПЭЭ//Поверхность. Физика, химия, механика. - 1984. №12.-С. 76-84.

2. Лифшиц В.Г., Котляр В.Г., Саранин A.A., Храмцова Е.А. Поведение тонких слоев Si на Si3N4 при термическом отжиге // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1990. №8. - С. 150-152.

3. Тарасова О.Л., Котляр В.Г., Лифшиц В.Г., Саранин A.A., Храмцова Е.А. Электронно-стимулированная нитридизация Si(100) в атмосфере аммиака. Журнал технической физики. - 1993. - Т. 63, № 11. - С. 154-163.

4. Tarasova O.L., Kotlyar V.G., Saranin A.A., Khramtsova E.A., Lifshits V.G. Electron-stimulated nitridation of Si (100) in pure ammonia // Surf. Sei. -1994. - Vol. 310. - P. 209-216.

5. Saranin A.A., Tarasova O.L., Kotlyar V.G., Khramtsova E.A., Lifshits V.G. Thermal nitridation of the Si (110) by NH3: LEED and AES study // Surf. Sei. - 1995. - Vol. 331/333. - P. 458-463.

6. Kotlyar V.G., Saranin A.A., V.G., Zotov A.V., Lifshits V.G., Kubo O., Kobayashi N., Yamaoka M., Katayama M., Oura K. Al interaction with Si(l 00) surfacc // Proceedings of the 4th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Sur-

faces. Venture Business Laboratory. Nagoya University. Nov. 12-19.- 2000. Nagoya, Japan. - P. 221-225.

7. Zotov A.V., Saranin A.A., Kotlyar V.G., Lifshits V.G., Kubo O., Kobaya-shi N., Yamaoka M., Katayama M., Oura K. Structural and morphological transformation at the submonolayer Sb/Si(100) interface//Proceedings of the 4th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces. Venture Business Laboratory. Nagoya University. Nov. 12-19. - 2000. Nagoya, Japan. - P. 192-200.

8. Saranin A.A., V.G., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Lifshits V.G., Kubo 0., Ha-rada T., Kobayashi N., Yamaoka M., Katayama M., Oura K. Scanning tunneling microscopy study of the c(4x4) structure formation in the sub-monolayer Sb/Si(100) system//Japan J. Appl. Phys. -2001. -Vol.40, №10, Pt. 1. -P. 6069-6072.

9. Saranin A.A., V.G., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Lifshits V.G., Kubo O., Ha-rada T., Kobayashi N., Yamaoka M., Katayama M., Oura K. Surface roughening at the one-monolayer Sb/Si(100) interface//Phys. Rev. B. -2002. -Vol. 65.-P. 033312(4).

10. Kotlyar V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Lifshits V.G., Kubo O., Ohnishi H., Katayama M., Oura K. High-temperature interaction of Al with Si(100) surface at low Al coverages // Surf. Sei. - 2002. - Vol. 506. - P. 80-86.

11. Saranin A.A., Kotlyar V.G., Zotov A.V., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G. Structure of domain walls in Al/Si(lll) y-phase // Surf. Sei. - 2002. - Vol. 517. - P. 151-156.

12. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G. Formation of the ordered array of Al magic clusters on Si(l 11)7x7 // Phys. Rev. B. - 2002. -V. 66. - P. 165101(4).

13. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G. Magic clusters of group IH metals on Si surfaces // Proceedings of the Fifth Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces. Institute of Automation and Control Processes. Sept. 15-20. - 2002. Vladivostok, Russia. - P. 9-12.

14. Saranin A.A., Kotlyar V.G., Zotov A.V., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G. Structure of domain walls in Al/Si(lll) y-phase // Proceedings of the Fifth Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces. Institute of Automation and Control Processes. Sept. 15-20. - 2002. Vladivostok, Russia. - P. 118-126.

15. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G. STM study of magic clusters of group III metals on Si (111) and Si C100) // Proceedings of the International workshop Scanning Probe Microscopy. Institute for Physics of Microstructures. Mar. 2-5. - 2003. Nizhny Novgorod, Russia. - P. 35-3'

POC HAUMOHAJIbHA» . BMBJIHOTEKA ) CflercpCypr I OS M ur I

16. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Bekhtereva O.V., Katayama M., Oura K., Lifshits V.G. Magic nano-clusters of group III metals on Si(100) surface//e-J. Surf. Sci. Nanotcch. -2003. - Vol. 1. - P. 33-40. http://www.sssj.org/ejssnt/.

17. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Churusov B.K., Lifshits V.G. STM study of magic clusters of group III metals on Si (111) and Si(100)//Phys. Low-Dim. Struct. -

2003.-Vol. 3/4.-P. 97-104.

18. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Chukurov E.N., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Okado H„ Katayama M., Oura K., Lifshits V.G. Doping of magic nanoclusters in the submonolayer In/Si(100) system // Phys. Rev. Lett. - 2003. - Vol. 91, №2. - P. 026104(4).

19. Kotlyar V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Kasyanova T.V. Thallium over-layers on Si(l 11) studied by scanning tunneling microscopy // Surf. Sci. - 2003. - Vol. 543. - P. L663-L667.

20. Kotlyar V.G., Kasyanova T.V., Chukurov E.N., Zotov A.V., Saranin A.A. Atomic structure of the Si(lll) (V7xV7)-Al phase studied using STM and total-energy calculations // Surf. Sci. - 2003. - Vol. 545. - P. L779-L783.

21. Kishida M., Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Nishida A., Murata Y, Okado H, Katayama M., Oura К. T1 overlayers on Si(100) and their self-assembly induccd by STM tip // Appl. Surf. Sci. - 2004. - Vol. 237, № 1-4. -P. 110-114.

22. Лифшиц В.Г., Чурусов Б.К., Гаврилюк Ю.Л., Энебиш Н., Котляр В.Г., Кузнецова С.В., Рыжков С.В., Цуканов Д.А. Поверхностные фазы и наноструктуры на поверхности кремния //Журнал структурной химии. -

2004. Т. 45. - С. 37-60.

23. Saranin А.А., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Kuyanov LA., Kasyanova T.V., Nishida A., Kishida M., Murata Y., Okado H., Katayama M., Oura K. Growth of thallium overlayers on Si(100) surface//Phys. Rev. B. -2005. - Vol. 71, №3.-P. 035312(9).

24. Kotlyar V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Kasyanova T.V., Chukurov E.N., Pisarenko T.V., Lifshits V.G. Atomic structure of the AI/Si(l 11) phases studied using STM and total-energy calculations // e-J. Surf. Sci. Nanotech. -

2005. - Vol. 3. - P. 55-62. http://www.sssj.org/ejssnt/.

25. Котляр В.Г., Саранин A.A., Зотов A.B., Лифшиц В.Т., Куянов И.А., Чукуров Е.Н., Касьянова Т.В. Низкоразмерные структуры металлов на поверхности кремния // Вестник ДВО РАН. - 2005. № 1. - С. 103-115.

26. Saranin А.А., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Utas O.A., Tgnatovich K.V., Kasyanova T.V., Park Y.S., Park W.Y. Formation of Si nanodot arrays on the oxidized Si(100) surface // Appl. Surf. Sci. - 2005. - Vol. 243. - P. 199-203.

Василий Григорьевич КОТЛЯР

ФОРМИРОВАНИЕ И АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ НАНОСТРУКТУР НА ПОВЕРХНОСТЯХ 81(111) И 81(100)

Автореферат

Подписано к печати 26.04. 200^ г. Усл. п. л. 1,8. Уч.-изд. л. 1,5 Формат 60x84/16. Тираж 100 - кз. Заказ № 7

Издано ИАГТУ ДВО РАН. 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 5 Отпечатано участком оперативной печати ИАПУ ДВО РАН. 69004!, г. Владивосток, ул. Радио, 5

Р - Q CM

РНБ Русский фонд

2006-4 4961

Введение.

ГЛАВА I. УПОРЯДОЧЕННЫЕ "ДВУМЕРНЫЕ" СТРУКТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор методов исследования поверхности твердого тела (дифракция медленных электронов, электронная оже-спектроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, сканирующая туннельная спектроскопия).

1.2. Объект и предмет исследования. Атомная структура реконструкций Si(100)-(2xl) и Si(lll)-(7x7) и приготовление их атомарно-чистой поверхности.

1.2.1. Атомная структура реконструкции поверхности Si(100)-(2xl).

1.2.2. Дефекты на поверхности Si(100)-(2xl). Процедура приготовления поверхности с минимальным количеством дефектов.

1.2.3. Атомная структура реконструкции Si(l 11 )-(7х7).

1.2.4. Приготовление атомарно-чистой поверхности Si(l 11)-(7х7).

1.3. Адсорбция металлов на поверхность кремния. Формирование нанокласте-ров на поверхности и проблемы их упорядочения в протяженные массивы . 50 1.3.1. Состав поверхностных структур. Количественный СТМ анализ

1.3.2. Формирование нанокластеров на поверхности твердого тела и их упорядочение в кластерные массивы.

1.4. Аппаратура и методика проведения экспериментов. Методические вопросы исследования наноструктур на поверхности Si с помощью СТМ

1.4.1. Сверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп. Процедура получения СТМ изображений.

1.4.2. Изготовление вольфрамовых игл для СТМ методом электрохимического травления.

1.4.3. Экспериментальные процедуры.

1.5. Проблемы исследования наноструктур на поверхности кремния с помощью сканирующей туннельной микроскопии.

ГЛАВА II. РОСТ И САМООРГАНИЗАЦИЯ УПОРЯДОЧЕННЫХ МАССИВОВ МАГИЧЕСКИХ НАНОКЛАСТЕРОВ МЕТАЛЛОВ III ГРУППЫ НА ПОВЕРХНОСТИ Si(lll).

2.1. Роль поверхности при формировании нанокластеров. Магические нанокластеры на подложке Si(l 11).

2.2. Формирование упорядоченных массивов идентичных нанокластеров при адсорбции металлов III группы на поверхность Si(l 11)-(7х7).

2.2.1. Субмонослойная система Ga/Si(l 11).

2.2.2. Субмонослойная система Al/Si(l 11).

2.2.3. Субмонослойная система In/Si(l 11).

2.2.4. Субмонослойная система Tl/Si(l 11).

ГЛАВА III. РОСТ И САМООРГАНИЗАЦИЯ УПОРЯДОЧЕННЫХ МАССИВОВ МАГИЧЕСКИХ НАНОКЛАСТЕРОВ МЕТАЛЛОВ III ГРУППЫ НА ПОВЕРХНОСТИ Si(100).

3.1. Металлы III группы на поверхности Si(100)-(2xl).

3.2. Формирование упорядоченных массивов идентичных нанокластеров в субмонослойных системах Me/Si( 100).

3.2.1. Субмонослойная система In/Si(100). Атомная структура поверхностной фазы Si(100)-(4x3)-In.

3.2.2. Легирование магических нанокластеров в поверхностной фазе Si(100)-(4x3)-In при высокотемпературной адсорбции In.

3.2.3. Формирование магических нанокластеров в субмонослойной системе Al/Si( 100).

3.3. Формирование высокотемпературной границы раздела Al/Si(100) в режиме насыщения.

3.4. Субмонослойная система Ga/Si(100). Атомная структура димеров Ga

3.5. Нанокластеры на поверхности Si(100). Проблемы и перспективы упорядочения нанокластеров на поверхности кремния.

ГЛАВАIV. АДСОРБЦИЯ А1 НА Si(lll)-(7x7): ФОРМИРОВАНИЕ И

АТОМНАЯ СТРУКТУРА ПОВЕРХНОСТНЫХ ФАЗ. $ 4.1. Поверхностная фаза Si(lll)-(V3 Хл/з )R 30°-А1.I ф 4.2. Атомная структура поверхностной фазы Si(lll)-(V7xV7)-Al по данным

СТМ и расчетов полной энергии из первых принципов.

4.3. Несоразмерная суперструктура в системе Al/Si(lll): атомная структура доменных границ в у - фазе Al/Si(l 11).

ГЛАВА V. ПОВЕРХНОСТНЫЕ СЛОИ ТАЛЛИЯ НА Si(l 11) И Si(100).

5.1. Адсорбция таллия на поверхность Si(lll)-(7x7).

5.1.1. Субмонослойная система Tl/Si(l И).

5.1.2. Атомная структура реконструкции (lxl)-Tl. ф 5.2. Рост поверхностных слоев таллия на поверхности Si(100) и их самоорганизация под действием поля.

Ш 5.2.1. Атомная структура поверхностных фаз (2х2)-Т1 с покрытием

0,25, 0,50 и 0,75 МС.

5.2.2. Поверхностная фаза (2х1)-Т1 с покрытием 1 МС.

ГЛАВА VI. АДСОРБЦИЯ СУРЬМЫ НА ПОВЕРХНОСТЬ Si(100)~(2xl).

6.1. Формирование и атомная структура поверхностной фазы с(4х4) в субмонослойной системе Sb/Si( 100).

6.2. Поверхностная шероховатость границы раздела Sb/Si(100) при покрытии адсорбата 1 МС.

ГЛАВА VII. РОСТ СВЕРХТОНКИХ СЛОЕВ НИТРИДА КРЕМНИЯ.

7.1. Синтез поверхностных слоев нитрида кремния в процессе имплантации ионов азота низкой энергии в Si(l 11).

7.2. Формирование поверхностных фаз Si-N.

7.3. Структуры "кремний на диэлектрике".

Актуальность исследования. В последние годы нанотехнология (т.е. технология объектов нанометрового масштаба) стала приоритетным направлением исследований в ряде классических научных дисциплин, что свидетельствует о высокой оценке ее потенциальных возможностей [37, 40]. Переход к активному изучению наноструктур вызван появлением таких методов анализа поверхности, как сканирующая туннельная и атомно-силовая микроскопия [65, 63], а также развитием электронной микроскопии [59]. Уникальность характеристик таких структур обусловлена квантовыми эффектами и доминирующей ролью поверхностей раздела, свойства которых описываются законами квантовой физики [10]. В этой связи, становится актуальным исследование границы раздела, в частности, установление ее атомной структуры и выявление различий свойств поверхности раздела и объемных состояний.

Применительно к нанотехнологии, предполагающей использование кремния в условиях сверхвысокого вакуума, большое значение может иметь граница раздела адсорбат-кремний, в том числе упорядоченные "двумерные" структуры (поверхностные фазы) [201, 22]. Элементарная ячейка таких структур содержит определенное количество как атомов адсорбата, так и атомов кремния. При этом процессы перегруппировки атомов на поверхности могут приводить к структурам со сложной внутренней самоорганизацией [40, 245, 25, 19]. Использование принципов самоорганизации вещества и "самосборки" на поверхности кремния - идеальный вариант для создания функциональных ансамблей из на-норазмерных элементов. Примером может служить получение матрицы из эпи-таксиальных квантовых точек с заранее заданными свойствами, в частности, нанокластеров (квантовые точки можно рассматривать как "искусственные атомы"). В последние годы формирование совершенных массивов на поверхности кремния из упорядоченных нанокластеров и исследование их физических свойств стало областью интенсивного исследования. Кластеры, полученные с применением большинства известных способов роста, имеют неодинаковые размеры и случайное пространственное распределение, обусловленное статистической природой вовлеченных в их формирование процессов. Хотя до сих пор не появились универсальные методы упорядочения нанокластеров, исследования последних лет показывают, что в отдельных случаях такая цель может быть достигнута [156, 176, 182, 188, 197]. Известно, что атомарно-чистая поверхность Si(lll)-(7x7) представляет собой массив треугольных подъячеек, разделеных димерными рядами Si и угловыми ямками [299]. Такое разделение приводит к тому, что во время осаждения адсорбата, при условии сохранения периодичности подложки, поверхность 7x7 может оказаться "идеальной" формой для самоорганизованного роста упорядоченных массивов нанокластеров с периодом подложки. Установлено, что наиболее подходящими для формирования массивов нанокластеров на поверхности Si(lll) являются такие металлы III группы, как In и Ga [188, 189, 197]. В свою очередь, такое поведение адсорбата можно ожидать и при адсорбции атомов А1 и Т1 на поверхность Si(lll)-(7x7). Особый интерес представляют закономерности формирования нанокластеров в атомном масштабе.

Поверхность Si(100)-(2xl), представляющая собой ряды димеров Si, не может оказывать эффект шаблона на рост нанокластеров, как это наблюдается в случае с поверхностью Si(lll)-(7x7). Основываясь главным образом на данных рентгеновской дифракции, в качестве элементарной ячейки поверхностной фазы Si(100)-(4x3)-In Бунком с сотр. была предложена "пирамидо-подобная" структура In кластера [76]. Однако в дальнейшем опубликованные в печати СТМ данные не подтверждали кластерное построение такой реконструкции. О формировании другими металлами III группы упорядоченных массивов нанокластеров на поверхности Si(100)-(2xl) в литературе не сообщалось. Как показано в данном исследовании, адсорбция металлов III группы (In и А1) на поверхность Si(100)-(2xl) также приводит к формированию нанокластеров идентичного размера [180-183].

Упорядоченные массивы нанокластеров идентичного размера на поверхности кремния - привлекательный объект для изучения свойств низкоразмерных структур, открывающий многообещающее поле деятельности для наблюдения новых явлений. Свойства нанокластеров определяются их специфическим размером и определенным составом, следовательно, изменяя состав нанокластеров или их размер, можно получать материалы с желаемыми свойствами. Изменение электронных свойств нанокластеров, позволит значительно расширить возможность их практического применения. В этой связи, модификация нанокластеров и познание их физических свойств является перспективным направлением дальнейших исследований. Отметим, что такие исследования до настоящего времени не проводились.

Несмотря на то, что границы раздела адсорбат-кремний, сформированные металлами III группы (In, А1 и Ga) на поверхностях Si(l 11) и Si(100), интенсивно изучались многими группами исследователей, атомная структура установлена окончательно только для поверхностной фазы (-л/зх-Уз) на поверхности Si(lll) [143, 171, 221, 237] и суперструктур с симметрией пх2 (п = 2, 3, 5) для Ga [253, 71], А1 [148, 192] и In [346] на поверхности Si(100). Атомные структуры поверхностных фаз, имеющих более сложную структуру, остаются объектом обширной дискуссии в литературе. Фазовые диаграммы, предложенные на основе данных ДМЭ, ЭОС, ДБЭ и др. для Ga [225, 346], In [48] и, в особенности, А1 [233, 163, 214, 119], в значительной степени противоречивы. Оптимальные условия получения поверхностных фаз для этих систем остаются не определенными, а отсутствие в публикациях их СТМ изображений с атомным разрешением не позволяет утверждать о справедливости предложенных атомных структурных моделей.

Весьма противоречивы данные по адсорбции Т1 на поверхность Si(lll)-(7x7): по данным работ Нетзера с сотр. [324-327, 80] таллий химически ближе к одновалентным металлам, тогда как по данным Ли с сотр. [194] Т1 проявляет себя как трехвалентный атом. Таким образом, поведение таллия, наиболее тяжелого элемента из металлов III группы, на поверхности кремния Si(lll) остается малоизученным. Исследование поверхностных структур таллия на поверхности Si(100)-(2xl) до настоящего времени не проводились.

Значительный технологический интерес для молекулярно-лучевой эпитак-сии кремния представляют нанопленки сурьмы на поверхности Si(100). Формирование монослоя Sb на Si(100) имеет много общего с гомоэпитаксиальным ростом кремния на поверхности Si(100) [236, 301, 153]. Недостаток данных по структуре реконструкции c(4x4)-Sb вызывает дискуссии по поводу роли и участия в ее формировании атомов адсорбата и атомов кремния. Возможность перераспределения атомов кремния при формировании границы раздела Sb/Si(100) является спорным вопросом.

Изготовление наноструктурных устройств с помощью различных методов эпитаксиального выращивания материалов предполагает применение сверхтонких диэлектрических слоев. Использование сверхвысоковакуумных (СВВ) технологических установок для создания наноустройств приводит к проблеме получения диэлектрических слоев с помощью нетрадиционных методов, позволяющих проводить процессы роста в едином технологическом цикле. В этой связи значительный интерес вызывает применение ионных пучков азота низких энергий для синтеза нитрида кремния, в частности получения трехмерных самоорганизующихся наносистем с помощью ионно-имплантированной технологии. Интерес к свойствам границы раздела Si/Si3N4 обусловлен как практическим применением слоев нитрида кремния в производстве полупроводниковых приборов, так и их использованием при создании наноструктур "кремний на диэлектрике". Вакуумное осаждение кремния на ионно-имплантированный слой нитрида кремния с последующим отжигом может обеспечить создание подобных структур.

Цель работы - установление атомного строения и основных закономерностей формирования наноструктур в субмонослойных системах In, Ga, Al, Т1 и Sb на поверхностях Si(lll) и Si(100), а также исследование роста сверхтонких слоев нитрида кремния на кремнии и наноструктур на его основе. Для этого необходимо было решить следующие основные задачи: £ 1. Исследовать начальную стадию адсорбции атомов А1 и Т1 на поверхф ность Si(l 11)7x7. Определить оптимальные условия самоорганизованного формирования упорядоченных массивов нанокластеров и выявить различия и общие закономерности роста нанокластерных массивов металлов III групы (In, Ga, А1 и Т1) на поверхности Si(l 11).

2. Исследовать способность формирования нанокластеров и их массивов при адсорбции металлов III группы (In, Ga, А1 и Т1) на поверхность Si( 100)2x1. Определить основные закономерности роста границ раздела в этих субмонос-лойных системах и установить их атомную структуру.

3. Выявить условия модификации нанокластеров на поверхности Si(100). ^ Провести анализ электронных свойств нанокластеров с помощью метода сканирующей туннельной спектроскопии (СТС) и исследовать их стабильность. ft

4. Провести детальное исследование процессов формирования границы раздела в субмонослойной системе Al/Si(l 11). Установить атомную структуру поверхностных фаз а-7x7, Si(lll)V7 Хл/7 -А1 и структуру доменных границ в у-фазе Al/Si(lll).

5. Исследовать структурные свойства упорядоченных адсорбированных # слоев таллия на поверхностях Si(l 11) и Si(100).

6. Изучить структурно-фазовые превращения в субмонослойной системе Sb/Si(100) и исследовать температурную стабильность атомарно гладкой границы раздела Sb/Si(100) с покрытием 1 МС.

7. Исследовать кинетику формирования поверхностных слоев нитрида кремния в процессе имплантации ионов азота низкой энергии в кремний. Выявить основные закономерности формирования поверхностных фаз Si-N и наноструктур кремния на тонком слое диэлектрика при отжиге.

Объект и предмет исследования. Поверхностные наноструктуры, т.е. низкоразмерные системы, состоящие из объектов малых размеров (от единиц до десятков нанометров), обладающие заранее заданным составом, размером и определенной атомной структурой, относятся к объектам нанотехнологии.

Предметом исследования являлись:

- нанокластеры и их упорядоченные массивы, полученные в процессе адсорбции металлов III группы на атомарно чистые поверхности Si(lll)-(7x7) и Si(100)-(2xl) в условиях сверхвысокого вакуума;

- упорядоченные «двухмерные» структуры (поверхностные фазы) в субмо-нослойных системах In, Ga, А1 и Т1 на поверхностях Si(lll) и Si(100) и сурьмы на поверхности Si(100);

- сверхтонкие слои нитрида кремния, сформированные в процессе имплантации ионов азота в кремний и при взаимодействии поверхности с аммиаком, а также наноструктуры кремния на их основе, получаемые при отжиге кремниевых пленок.

В качестве образцов в исследовании применяли подложки п- и р-типа о

0,05 + 5 Омхсм), размером 11х2х(0,33 -г 0,62) мм , с малым углом кристаллографической разориентаци (менее 0,14°). Для получения атомарно-чистой поверхности Si(100)-(2xl) разработана процедура очистки, связанная с предварительным прогревом образца и последующим быстрым высокотемпературным нагревом. Количество димерных вакансий на приготовленной таким образом поверхности Si(100)-(2xl) составляло 0,3 0,7% (для широких террас -0,7 1,5%) при незначительном содержании С-дефектов. Количество точечных дефектов на поверхности Si(l 11)-(7х7) не превышало трех на 100 ячеек 7x7.

Основная часть исследований проведена на сверхвысоковакуумной установке MALTIPROBE® S (Omicron NanoTechnology GmbH, Германия), оснащенной устройствами, позволяющими применять такие методы исследования, как сканирующая туннельная микроскопия (СТМ), сканирующая туннельная спектроскопия (СТС), дифракция медленных электронов (ДМЭ) и электронная оже-спектроскопия (ЭОС). Эксперименты по исследованию процессов синтеза слоев нитрида кремния и влияния отжига на состав и структуру границы раздела

Si/Si3N4 выполнены на разработанной и изготовленной СВВ установке, оснащенной оже-спектрометром, ионной пушкой и системой напуска газов. При этом применяли следующие методы: спектроскопию характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ), просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) и ионное профилирование.

Методологическую и теоретическую основу исследования составляют научные труды отечественных и зарубежных авторов в области физики поверхности. Значительный вклад в развитие методологической и теоретической базы выполненных в диссертации исследований внесли Ж.И. Алферов, Ф.Г. Старое, В.Г. Лифшиц, А.В. Ржанов, А.А. Саранин, А.В. Зотов, В.Г. Заводинский, R.J. Hamers, R.M. Tromp, О. Bunk, R.M. Feenstra, К. Oura, S.B. Zhang, M.Y Lai, J.-F. Jia. В числе информационных источников диссертации использованы данные и сведения из книг, журнальных статей, материалов научных конференций, семинаров и результаты проведенных экспериментов.

Научная новизна исследования заключается в том, что в нем впервые:

Г. Установлен атомный механизм формирования нанокластеров А1 при осаждении атомов А1 на поверхность Si(l 11)7x7. В субмонослойной системе Tl/Si(lll) обнаружено три типа локальных массивов нанокластеров, структура которых зависит от валентности проявляемой атомами Т1.

2. При осаждении алюминия на поверхность Si( 100)2x1 обнаружено формирование магических нанокластеров и их локальных упорядоченных массивов. Показано, что атомная структура нанокластеров In и А1 идентична: в состав нанокластера входит шесть атомов индия и семь атомов кремния. Установлено, что структура поверхностной фазы Si(100)4x5~Al построена из обычных нанокластеров алюминия, соединенных друг с другом через «усеченный» кластер размером 4ах2а, для которого предложена наиболее вероятная модель атомной структуры.

3. Обнаружено, что в магическом нанокластере In, упорядоченный массив которых образует поверхностную фазу Si(100)4x3-In, два атома Si могут быть заменены двумя атомами In. Показано, что при таком изменении состава на-нокластера локальные электронные свойства обычного нанокластера изменяются от полупроводниковых к металлическим.

4. Раскрыты новые закономерности формирования поверхностных фаз А1 на поверхности Si(lll). Предложена новая модель атомной структуры реконструкции Si(l 11)л/7Хл/7-А1. Обнаружены две модификации у-фазы Al/Si(lll). Установлена атомная структура двух типов доменных границ «легкой» у-фазы.

5. Выявлено существование поверхностных фаз л/з х-х/з-Т1 и Зх1-Т1 в суб-монослойной системе Tl/Si(lll). Впервые проведено систематическое исследование закономерностей формирования поверхностных слоев таллия на поверхности Si( 100)2x1. Обнаружены четыре упорядоченные структуры Tl/Si(100) и установлено их атомное строение.

6. Обнаружено, что адсорбция атомов Ga на поверхность Si(100)2xl приводит к вытеснению атомов Si в верхнем слое подложки и формированию на поверхности локальных массивов встроенных димеров Ga, для которых предложена модель атомной структуры.

7. Предложена новая модель атомной структуры реконструкции Si(100)c(4x4)-Sb. Обнаружено, что атомарно гладкая граница раздела Sb/Si(100) с покрытием 1 МС при температуре 750 °С нестабильна и под действием нагрева ее поверхность становится шероховатой. Предложен механизм формирования шероховатости поверхности.

8. Предложена модель «внедрения-распыления», описывающая кинетику формирования поверхностных слоев нитрида кремния при внедрении ионов азота низких энергий в кремний и экспериментально подтверждено формирование поверхностных фаз Si-N. Показана возможность формирования островков Si в процессе отжига кремниевого слоя на тонком слое диэлектрика.

Практическая значимость исследования. Установленные закономерности формирования низкоразмерных структур в субмонослойных системах In, Ga, Al, Т1 и Sb на поверхностях кремния Si(lll) и Si(100) и данные об их атомном строении представляют значительный интерес для практического применения как в области уже существующей технологии полупроводниковых приборов (молекулярно-лучевой эпитаксии, осаждении металлов и др.), так и при разработке нанотехнологий на основе кремния в условиях сверхвысокого вакуума, направленных на создание нового уровня элементов электроники.

Выявление подходящих систем, в которых наблюдается самоорганизованный рост упорядоченных массивов нанокластеров на поверхности кремния и определение необходимых для их формирования условий роста, включая изменение свойств нанокластеров, открывает перспективы использования процессов самоорганизации при создании новых материалов для разработки полупроводниковых приборов нанометрового масштаба с искусственно управляемыми параметрами. Применение массивов нанокластеров на поверхности кремния возможно, например, в катализе, наноэлектронике при создании электронных устройств с повышенным быстродействием и информационной емкостью и других областях. Материалы диссертации могут быть полезны в ходе дальнейшего исследования самоорганизованного роста наноструктур на поверхности кремния и изучения их квантовых свойств.

Экспериментальные результаты, полученные при исследовании закономерностей формирования сверхтонких слоев нитрида кремния на кремнии, дают сведения о кинетике роста и структуре слоев, о влиянии температуры подложки и последующего отжига на состав границы раздела Si/Si3N4. Полученные данные могут быть использованы для практики выращивания диэлектрических слоев и наноструктур на их основе.

Установленные атомные строения наноструктур на поверхности кремния и их типичные СТМ изображения высокого разрешения могут быть полезны в учебном процессе и при подготовке методических материалов.

Выполненные исследования включались в основные направления научно-исследовательских работ ИАПУ ДВО РАН в 1981 - 1995 гг. Исследования поддержаны РФФИ (грант №99-02-16833 и №02-02-16105); программой

Университеты России" (грант №UR. 06.01.008 и UR.01.01.035); Федеральной целевой программой "Интеграция" (грант №А0026); Российским Министерством Промышленности и Науки (грант №40.012.1.1.1151 и №40.012.1.1.1178); Российским Министерством Образования (грант РФ №Е02-3.4-326).

Перечень базисных положений, выносимых на защиту:

1. Формирование нанокластеров А1 на поверхности Si(l 11)7x7 обусловлено шаблонным эффектом подложки. На ранних этапах происходит накопление атомов А1 на поверхности в результате замещения краевых и угловых адатомов Si, которые собираются в плоские моноатомные островки. В дальнейшем освобожденные адатомы Si участвуют в образовании кластеров.

2. Адсорбция In и А1 на поверхность Si( 100)2x1 сопровождается формированием нанокластеров. Атомная структура нанокластеров AI идентична атомной структуре нанокластеров In: шесть атомов метала и семь атомов Si образуют стабильную структуру размером 4ахЗа. В субмонослойной системе In/Si(l 00) нанокластеры встраиваются в хорошо упорядоченную суперрешетку с периодом 4x3, тогда как в системе AI/Si(100) упорядочение нанокластеров AI приводит к формированию локальных массивов с периодом 4x5. Формирование нанокластеров металлами III группы на поверхности Si(100) происходит при незначительном количестве димерных вакансий на поверхности Si( 100)2x1. Галлий и таллий на поверхности Si(100) кластеров не образуют.

3.Поверхностная фаза Si(100)4x3-In, по существу, является упорядоченным массивом нанокластеров Si7In6. На СТС-спектре такой нанокластер проявляет себя как полупроводник с шириной запрещенной зоны -0,8 эВ. Обнаружено, что два атома кремния в таком нанокластере могут быть замещены двумя атомами индия, что приводит к появлению добавочной электронной плотности состояний внутри запрещенной зоны обычного кластера. Изменение состава нанокластера изменяет его локальные свойства от полупроводниковых к металлическим.

4.В субмонослойных системах Al/Si(100), Al/Si(lll) и Sb/Si(100) происходит образование соединений типа силицида металла со своей кристаллической решеткой и базисом. Предложенные атомные структурные модели поверхностных фаз Si(100)4x5-Al, Si(l 11)77х V7-А1, Si(100)c(4x4)-Sb и доменных границ в у-фазе Al/Si(lll) отражают перераспределение атомов Si в верхнем двойном слое подложки и образование химических связей адсорбат-кремний.

5.Таллий в области субмонослойных покрытий на поверхностях Si(lll) и Si(100) ведет себя как адсорбат с переменной валентностью (один или три). На поверхности Si(l 11) структура локальных массивов нанокластеров таллия зависит от валентности, проявляемой атомами Т1. Кроме того, он проявляет одновалентные свойства в реконструкции Si(l 11)-(Зх1)-Т1 и трехвалентные свойства в структуре Si( 111)-(л/3 х л/3) -Т1. На поверхности Si(100) таллий ведет себя как одновалентный металл в структурах а-2х2-Т1, у-2х2-Т1 и 2x1-Т1, а в поверхностной фазе (3-2х2-Т1 он проявляет себя как типичный трехвалентный металл.

6. При внедрении ионов азота низких энергий (0,2-^5 кэВ) в кремний происходит формирование слоя нитрида кремния с составом близким к стехиомет-рическому, толщина которого определяется проецированным пробегом атомов азота. Формирование слоя сопровождается распылением поверхности. Отжиг тонких аморфных пленок кремния, осажденных на тонкий слой нитрида кремния, приводит к автокоалесценции островков Si.

Апробация результатов исследования. Результаты диссертационной работы обсуждались на следующих всесоюзных и международных конференциях и семинарах: VII Международной конференции по ионной имплантации в полупроводниках и других материалах (Вильнюс, 1983 г.); VIII Всесоюзном школе-семинаре по рентгеновским и электронным спектрам и химической связи (Владивосток, 1984 г.); XIX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике (Ташкент, 1984 г.); V Всесоюзном семинаре по физической химии поверхности монокристаллических полупроводников (Владивосток, 1985 г.); Всесоюзной конференции по диагностике поверхности (Каунас, 1986 г.); VII конференции по процессам роста и синтеза п/п кристаллов и пленок (Новосибирск, 1986 г.); Всесоюзной конференции "Физические и физико-химические основы микроэлектроники" (Вильнюс, 1987 г.); III Всесоюзной конференции "Ионно-лучевая модификация полупроводников и др. материалов микроэлектроники" (Новосибирск, 1991 г.); The 4th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Japan, Nagoya, 2000); The 5th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Russia, Vladivostok, 2002); Международной конференции "Scanning Probe Microscopy -2003" (Нижний Новгород, 2003 г.); The 7th International Conference on Atomi-cally Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-7) (Japan, Nara, 2003); Всесоюзной конференции "Кремний-2004" (Иркутск, 2004 г.); The 6th Japan-Russia Seminar on Semiconductor Surfaces (Japan, Toyama, 2004).

Публикации по теме диссертации. Результаты исследования опубликованы в 26 печатных работах, включая 21 статью в реферируемых отечественных и зарубежных изданиях и 5 расширенных докладов в сборниках трудов международных конференций и семинаров. Основные научные результаты диссертации опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, в соответствии с перечнем ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов, заключения, где отражен личный вклад автора, и списка цитируемой литературы, включающего 367 наименований. Объем диссертации -271 стр., включая 113 рисунков и 13 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Алюминий, как и другие металлы III группы (Ga и In), на начальных стадиях осаждения на поверхность Si(lll)-(7x7) формирует совершенные упорядоченные массивы идентичных нанокластеров (магических нанокластеров). Нанокластеры этих металлов располагаются на обеих половинах ячеек 7x7 и имеют одинаковую структуру: каждый содержит шесть атомов металла, связанных тремя атомами Si. На основе результатов анализа СТМ изображений высокого разрешения исследован атомный механизм формирования нанокластеров А1. Выделены три стадии роста: постепенное замещение атомами А1 адатомов кремния, собственно рост нанокластеров и завершение кластерообразования при дальнейшем замещении угловых адатомов Si. Формирование нанокластеров А1 обусловлено шаблонным эффектом подложки и вызвано накоплением атомов адсорбата на обеих половинах ячеек, вследствие замещения адатомов кремния.

2. В субмонослойной системе Tl/Si(lll) обнаружено три типа локальных массивов нанокластеров, структура которых зависит от валентности, проявляемой атомами таллия. Кластеры первого типа формируются внутри треугольных подъячеек элементарной ячейки 7x7, в которых все 15 положений Т4, характерных для других металлов III группы (Ga, А1 и In), могут быть заняты адатомами таллия. Кластеры второго типа относятся к строительным модулям реконструкции 3x1, свойственной одновалентным элементам. Кластеры третьего типа имеют «рингоподобную» структуру и формируются только на тех половинах ячеек, где нет дефекта упаковки.

3. При осаждении металлов III группы (А1 и In) на поверхность Si( 100)2x1 также происходит формирование магических нанокластеров. Атомная структура нанокластеров А1 идентична атомной структуре нанокластеров In: шесть атомов метала и семь атомов Si образуют стабильную структуру размером 4ахЗа. В системе In/Si(100) нанокластеры In встраиваются в хорошо упорядоченную поверхностную фазу 4хЗ-1п. В системе Al/Si(100) упорядочение нанокластеров А1 приводит к формированию структуры 4х5-А1, которая состоит из локальных массивов, построенных из обычных 4x3 магических нанокластеров А1, соединенных через «усеченный» кластер с размерами 4ах2а. Такой кластер включает центральный А1-А1 димер и содержит шесть атомов А1 и четыре атома Si. Другие элементы III группы (Ga и Т1) на поверхности Si(100) кластеров не образуют. Атомы Ga вытесняют атомы Si и формируют встроенные в верхний слой подложки массивы димеров Ga. При адсорбции Т1 замещения атомов Si не происходит. Формирование нанокластеров происходит при незначительном количестве димерных вакансий на поверхности Si( 100)2x1.

4. Адсорбция А1 и Ga на поверхность Si(100)2xl в режиме насыщения при температуре подложки 400 600 °С приводит к формированию поверхностных фаз Si(100)c(4xl2)-Al и Si(100)8xn-Ga. Обе структуры на СТМ изображениях выглядят как массивы упорядоченных нанокластеров однако, отдельные нанокластеры, образующие эти структуры, не формируются. Установлено, что в состав поверхностной фазы с(4х12)-А1 входит 0,5 МС атомов А1 и 1 МС атомов Si.

5. Показано, что при определенных условиях до 35% магических нанокластеров Si7In6, образующих поверхностную фазу Si(100)4x3-In, могут быть модифицированы: два атома кремния в таком кластере могут быть замещены двумя атомами индия. В соответствии с полученными СТС данными, изменение состава нанокластера приводит к возникновению электронных состояний внутри запрещенной зоны. По сравнению с обычным кластером «легированный» кластер менее устойчив.

6. Установлено, что поверхностная фаза Si(lll)-(V7xV7)-Al состоит из адатомов А1, расположенных на «нереконструированной» поверхности

Si(lll) в положениях близких к Г4, образуя тримеры с длиной стороны 4,08 А, центры которых находятся в положениях над атомом (7^). По сравнению с существующими моделями предложенная модель обладает наибольшей стабильностью. Выявлены два типа у-фазы Al/Si(lll). Обе структуры состоят из треугольных доменов, внутри которых верхние атомы Si в двойном слое поверхности замещены атомами А1. Показано, что основное различие между ними связано с различием состава и структуры доменных границ. По результатам СТМ наблюдений предложены наиболее вероятные модели атомных структур «легких» доменных границ.

7. Таллий на поверхности Si(lll) в области субмонослойных покрытий проявляет переменную валентность, зависящую от температуры подложки. При температуре подложки -300 °С атомы Т1 проявляют одновалентные свойства, формируя структуру 3x1, аналогичную известной структуре щелочных металлов и серебра. При температуре -350 °С атомы Т1 проявляют трехвалентные свойства, образуя структуру X типичную для других металлов III группы (Al, In и Ga). Установлено, что максимумы на СТМ изображении незаполненных состояниях реконструкции (1х1-Т1, для которой покрытие адсорбата составляет 1 МС, находятся в положениях Я3, а на картине заполненных состояний - в положениях Г4.

8. Обнаружено, что адсорбция атома Т1 на поверхность Si(100)-(2xl) сопровождается переносом заряда и возникновением статического диполя, вследствие чего при положительном напряжении на игле атомы Т1 выталкиваются из области под ее острием, а при отрицательном напряжении собираются под иглой. Выявлены четыре упорядоченные структуры Tl/Si(100): три реконструкции 2х2-Т1 с покрытием 0,25, 0,50 и 0,75 МС и реконструкция (2х1)-Т1 с покрытием 1 МС, для которых определены наиболее вероятные атомные структуры. Установлено, что наиболее вероятные места адсорбции адатомов Т1 в поверхностных фазах а-2х2-Т1 и р-2х2-Т1 - положения «впадина-мостик», а в у-2х2-Т1 и 2x1-Т1 - положения «пьедестал» и «впадина-мостик». Таллий в фазе р-2х2-Т1 проявляет себя как типичный трехвалентный металл III группы, тогда как в структурах а-2х2-Т1, у-2х2-Т1 и 2x1-Т1 ведет себя как одновалентный металл.

9. Проведена идентификация основных особенностей структуры Si(100)c(4x4)-Sb. В соответствии с данными ЭОС в состав поверхностной фазы c(4x4)-Sb входит -0,25 МС атомов сурьмы. На основе результатов СТМ наблюдений предложена наиболее вероятная атомная структура реконструкции c(4x4)-Sb, которая справедлива и для реконструкции с(4х4)-Si. Показано, что атомарно гладкая граница раздела Sb/Si(100) с покрытием 1 МС при температуре 750 °С нестабильна и, вследствие замещающей адсорбции сурьмы, становится шероховатой поверхностью, в состав которой входит от трех до пяти атомных слоев. Механизм формирования шероховатости поверхности объясняется замещающей адсорбцией Sb, агломерацией освободившихся атомов кремния в плоские моноатомные островки и сегрегацией сурьмы на их поверхность.

10. Имплантация ионов азота низких энергий (0,2 5 кэВ) в кремний приводит к формированию слоев нитрида кремния с составом близким к стехиометрическому толщина которых определяется проецированным пробегом атомов азота. Формирование слоя сопровождается распылением подложки. При внедрении ионов азота в разогретую мишень (950 °С) нарушения стехиометрии не происходит и формируется более резкая граница раздела Si/SisN4. При температуре отжига 1000 1100 °С на границе зоны внедрения формируются поверхностные фазы Si-N. При взаимодействии аммиака с поверхностью Si(lll) при температуре 850 1100 °С рост поверхностных фаз происходит за счет разрастания островков со структурой 8x8 и средней толщиной 5,5 А. При взаимодействии аммиака с поверхностью Si(110) при низкой температуре рост пленки происходит послойно. При высоких температурах (Т-900 °С) происходит эпитакси-альный рост островков нитрида кремния, и в дальнейшем механизм роста меняется на послойный. Отжиг тонких аморфных пленок кремния, осажденных на ионно-имплантированный слой нитрида кремния при температуре 630 680 °С, приводит к автокоалесценции островков кремния.

В заключении, автор считает своим долгом выразить признательность за постоянное внимание к работе и научные консультации зав. лаб. «Технологии полупроводников и диэлектриков» ИАПУ ДВО РАН д.ф.-м.н., профессору Александру Александровичу Саранину, а так же зав. лаб. «Технологии двумерной микроэлектроники» ИАПУ ДВО РАН д.ф.-м.н. Андрею Вадимовичу Зотову, директору ИАПУ ДВО РАН, зав. отделом «Физики поверхности» член-корр. РАН, профессору Виктору Григорьевичу Лифшицу. Автор выражает глубокую благодарность д.ф.-м.н. В.В. Коробцову, д.ф.-м.н. Ю.Л. Гаврилюку и д.ф.-м.н., профессору В.Г. Заводинскому за оказанную поддержку, полезные дискуссии и критические замечания. Большая техническая помощь оказана Б.К. Чурусовым, А.Н. Каменевым и Ю.В. Наумкиным, без которой успешная бесперебойная работа СТМ была бы невозможна. Автор признателен всему коллективу сотрудников НТЦ полупроводниковой микроэлектроники ИАПУ ДВО РАН за помощь и проявление дружеского внимания.

Личный вклад соискателя заключается в активном участии в постановке задач и определении способов их решения, в организации и проведении экспериментов, в анализе и интерпретации полученных результатов. Вошедшие в диссертацию результаты отражают итоги исследований, проведенных автором в ИАПУ ДВО РАН совместно с группой сотрудников. Основная часть экспериментальных данных получена на сканирующем туннельном микроскопе MALTIPROBE® S (Omicron), на котором лично автором спланированы и проведены все вошедшие в диссертацию основные эксперименты. Большинство включенных в публикации СТМ изображений и их интерпретация получены лично автором. СТМ данные с изменяемой температурой [180] получены А.А. Сараниным и А.В. Зотовым совместно с коллегами университета г. Осака (Япония) в рамках международного сотрудничества. Автором разработана методика изготовления игл и усовершенствована процедура получения атомарно-чистой поверхности Si(100)-(2xl). Автору принадлежат идеи формирования элементами III группы магических нанокластеров на поверхностях Si(l 11) и Si(100).

Участие соавторов публикаций заключалось в следующем: д.ф.-м.н., профессор А.А. Саранин, д.ф.-м.н. А.В. Зотов и член-корр. РАН, профессор В.Г. Лифшиц участвовали в обсуждении всех результатов. Большой вклад в представление и интерпретацию опубликованных результатов оказали обсуждения и плодотворные дискуссии, проведенные с К. Oura и М. Katayama. Коллеги из Японии О. Kubo, N. Kobayashi, М. Yamaoka, Т. Harada, Н. Ohnishi, Н. Okado, М. Kishida, A. Nishida, Y. Murata, а также Y.S. Park и W.Y Park оказывали помощь в работе и участвовали в обсуждении результатов. Расчеты полной энергии из первых принципов, выполненные с целью проверки стабильности вероятных моделей атомных структур для реконструкции (V7 xV7 )-А1 [178] и поверхностной фазы Si(100)-(4x3)-In [180], проведены м.н.с. Е.Н. Чукуровым. Аналогичные расчеты для упорядоченных структур в системе Tl/Si(100) выполнены с.н.с. И.А. Куяновым [225]. Соавторы с.н.с. Е.А. Храмцова, с.н.с. Б.К. Чурусов, с.н.с. К.В. Игнатович, с.н.с. Рыжков С.В., с.н.с. Цуканов Д.А., н.с. Энебиш Н., н.с. Кузнецова С.В., н.с. И.В. Писаренко, н.с. О.В. Бехтерева, н.с. O.J1. Тарасова, аспиранты Т.В. Касьянова, О.А. Утас и М.А. Черевик оказывали помощь в обработке данных и участвовали в обсуждении и оформлении результатов.

1. Белый В.И. Васильев Л.Л., Грищенко В.А. Нитрид кремния в электронике/Под ред. А.В. Ржанова - Новосибирск: Наука, 1982 - 200 с.

2. Берге А.Б., Калнач Я.В. Формирование диэлектрических слоев Si02 и Si3N4 на чистой поверхности Si при внедрении низкоэнергетических ионов 0+ и ^//Известия АН Латв. СССР, серия физических и технических наук1988. №2.- С. 38-42.

3. Бинниг Г., Рорер Г. Сканирующая туннельная микроскопия от рождения к юности // УФН.- 1988.- Т. 154, №2.- С. 261-278.

4. Бригтс Д., Сих М.П. Количественная оже-электронная и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия // Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии/ Под ред. Д. Бриггса и М.П. Сиха-М.: Мир, 1987.- С. 203-243.

5. Введение в сканирующую туннельную спектроскопию: Учебное пособие/ А.В. Зотов, А.А. Саранин / Отв. ред. Л.А. Чеботкевич. Владивосток, 2002.- 62 с.

6. Вудраф Д., Делчер Т. Современные методы исследования поверхности — М.: Мир, 1989.-564 с.

7. Гаврилюк Ю.Л., Лифшиц В.Г. Влияние поверхностных фаз на диффузию золота на кремнии//Поверхность. Физика, химия, механика-1983. №4-С.82-89.

8. Галлон Т. Актуальные вопросы оже-спектроскопии // Электронная и ионная спектроскопия твердых тел/Под ред. Л. Фирмэнса и др.-М.: Мир,1981,- С. 236-280.

9. Гомоюнова М.В. Электронная спектроскопия твердого тела//УФН1982.-Т. 136, №1.-С. 105-148.

10. Демиховский В.Я., Вугальтер Г.А. Физика квантовых низкоразмерных структур М.: Логос, 2000 - 248 с.

11. Заводинский В.Г., Зотов А.В., Коробцов В.В. Твердофазная эпитаксия аморфных пленок Si, напыленных на Si(l00)//Поверхность. Физика, химия, механика.- 1983. №10-С. 129-133.

12. Зенгуил Э. Физика поверхности / Под ред. В.Ф. Киселева М.: Мир, 1990-С. 32-36.

13. Ибах X. Применение электронной спектроскопии для анализа поверхности / Под ред. X. Ибаха Рига: Знание, 1980.-315 с.

14. Иоши А., Дэвис Л., Палмберг П. Электронная оже-спектроскопия // Методы анализа поверхностей / Под ред. А. Зандерны.-М.: Мир, 1979-С. 200-275.

15. Качурин Г.А., Тысченко И.Е., Попов В.П., Тийс С.А., Плотников А.Е. Имплантация ионов азота в кремний при 700-1100 °С // Физ. и техн. полупровод.- 1989.- Т. 23, №1,- С. 434-438.

16. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела М.: Наука, 1978.- 792 с.

17. Коваль И.Ф. Гойса С.Н., Мельник П.В., Находкин Н.Г. Электронная спектроскопия поверхностей Si, Si02 и Si3N4 после реактивной ионной имплантации о; hN* // ФТТ.- 1980.- Т. 22, №7,- С. 2003-2009.

18. Кораблев В.В. Электронная оже-спектроскопия.- JI: Политехнический ин-т, 1973.-61 с.

19. Котляр В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Лифшиц В.Г., Куянов И.А., Чуку-ров Е.Н., Касьянова Т.В. Низкоразмерные структуры металлов на поверхности кремния // Вестник ДВО РАН. 2005. - № 1 (принята в печать).

20. Кузнецов В.П., Постников В.В. Определение температуры слоя кремния во время его роста на Si подложке // Зав. лаб- 1970. №8 С. 977-978.

21. Лифшиц В.Г., Котляр В.Г., Саранин А.А. Формирование пленок нитрида кремния при имплантации ионов азота в Si(lll) по данным ЭОС и спектроскопии ХПЭЭ//Поверхность. Физика, химия, механика-1984. №12-С. 76-84.

22. Лифшиц В.Г. Электронная спектроскопия и атомные процессы на поверхности кремния М.: Наука, 1985 - 200 с.

23. Лифшиц В.Г., Котляр В.Г., Саранин А.А., Храмцова Е.А. Поведение тонких слоев Si на Si3N4 при термическом отжиге // Поверхность. Физика, химия, механика.- 1990. №8.- С. 150-152.

24. Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Храмцова Е.А. Формирование поверхностной структуры Si(lll)(8x8)-N при взаимодействии Si(l 11)7x7 с аммиаком // Письма в ЖТФ,- 1990.- Т. 16, № 24,- С. 51-54.

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

26. Лифшиц В.Г., Луняков Ю.В. Спектры ХПЭЭ поверхностных фаз на кремнии- Владивосток: Дальнаука, 2004.-314 с.

27. Майер Дж., Эриксон Л., Дэвис Дж. Ионное легирование полупроводников,-М.: Мир, 1973.-296 с.

28. Мукашев Б.Н., Чокин К.Ш., Кусаипов Ж.А., Нусупов К.Х., Токмолдин С.Ж. Исследование профилей распределения ионов азота низкой энергии, имплантированных в кремний // Поверхность. Физика, химия, механика—1983. №11.-С. 131-137.

29. Наумовец Ф.Г. Дифракция медленных электронов. В кн: Спектроскопия и дифракция электронов при исследовании поверхности твердых тел / Под ред. Н.Г. Рамбиди.- М.: Наука, 1985.- С. 162-221.

30. Нестеренко Б.А., Снитко О.В. Физические свойства атомарно-чистой поверхности полупроводников Киев: Наук. Думка, 1983 - 264 с.

31. Нестеренко Б.А., Ляпин В.Г. Фазовые переходы на свободных гранях и межфазных границах в полупроводниках Киев: Наук. Думка, 1990 - 152с.

32. Пайнс Д. Элементарные возбуждения в твердых телах-М.: Мир, 1965382 с.

33. Праттон М. Введение в физику поверхности Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2000 - 256 с.

34. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой/Под ред. Р. Баршна-М.: Мир, 1984.-С. 199-203.

35. Риссел X., Руге И. Ионная имплантация/Под ред. М.И. Гусевой-М.: Наука, 1983.-162 с.

36. Саранин А.А., Лифшиц В.Г. Изучение тонких окислов методом ЭОС и СХПЭЭ // Поверхность. Физика, химия, механика 1986. №2 - С. 48-46.

37. Старое Ф.Г. Как создать искусственный мозг // Кибернетика. Перспективы развития,- М.: Наука, 1981.- С. 203-243.

38. Тарасова О.Л., Котляр В.Г., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Храмцова Е.А. Электронно-стимулированная нитридизация Si(100) в атмосфере аммиака. Журнал технической физики 1993 - Т. 63, №11.- С. 154-163.

39. Трусов Л.И., Холминский В.А. Островковые металлические пленки-М.: Металлургия, 1973.-321 с.

40. Уайтсайдс Дж., Эйглер Д., Андерс Р. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М. К. Роко, Р.С. Уильямса, П. Аливисатоса М.: Мир, 2002 - 220 с.

41. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок М.: Мир, 1989.-344 с.

42. Хенцлер М. Электронная дифракция и дефекты поверхности / Под ред. X. Ибаха. Пер. с англ.- Рига: Знание, 1980,- С. 153-1933.

43. Шульман А.Р., Фридрихов С.А. Вторично-эмиссионные методы исследования твердых тел М.: Наука, 1977 - 551 с.

44. Abukawa Т., Kono S. Photoelectron diffraction study of Si(001)2xl-K surface: Existence of a potassium double layer//Phys. Rev. В.- 1988-Vol. 37, №15-P. 9097-9099.

45. Alerhand O.L., Wang J., Joannopoulos J.D., Kaxiras E., Becker R.S. Adsorption of As on stepped Si(100): resolution of the sublattice-orientation dilemma // Phys. Rev. В.- 1991.- Vol. 44, №12.- P. 6534-6537.

46. Allen F.G. Emissivity of 0,65 micron of silicon and germanium at high temperatures // J. Appl. Phys.- 1957,- Vol. 28, №8.- P. 1510-1511.

47. Amar J.G., Family F., Lam P.-M. Dinamic scaling of the island-size distribution and percolation in a model of sub monolayer molecular-beam epitaxy // Phys. Rev. В.- 1994.- Vol. 50. P. 8781-8787.

48. Anderson S., Pendry J.B. LEED intensity measurements and surface structures: the dynamical approach//J. Phys. C. Solid State Phys.-1973.-Vol. 6, №4-P. 601-620.

49. Applebaum J.A., Hamann D.R. Theory of reconstruction induced subsurface strain-application to Si (100) // Surf. Sci.- 1978.- Vol. 74, №1.- P. 21-33.

50. Avouris Ph., Bozso F., Hamers R.J. The reaction of Si(100)2xl with NO and NH3: The role of surface dandling bonds//J. Vac. Sci. Technol. В.- 1987. Vol. 5, №5.-P. 1387-1392.

51. Bai C. Scanning tunneling microscopy and its application, Springer 1995-P. 72-83.

52. Bakhtizin R.Z., Park С., Hashizume Т., Sakurai Т. Scanning tunneling microscopy study of the (3x1) reconstruction induced by Li adsorption on the Si(lll) surface// Appl. Surf. Sci.- 1995.- Vol. 87/88.- P. 347-352.

53. Baratoff A., Binnig G., Salvan F., Stoll E. Tunneling microscopy and spectroscopy of semiconductor surface interfaces//Surf. Sci- 1986.-Vol. 168.-P. 734-737.

54. Barden J. Tunneling from a many-particle point of view // Phys. Rev. Lett.1961,- Vol. 6.-P. 57-61.

55. Barnett S.A., Winters H.F., Greene J.E. The interaction of Sb4 molecular beams with Si(100) surfaces. Modulated-beam mass spectrometry and thermally stimulated desorption studies // Surf. Sci.- 1986,- Vol. 165.- P. 303-326.

56. Baski A.A., Nogami J., Quate C.F. Gallium growth and reconstruction on the Si(100) surface // J. Vac. Sci. Technol. A.- 1990.- Vol. 8, №1.- P. 245-248.

57. Baski A.A., Nogami J., Quate C.F. Indium-induced reconstructions of the Si(100) surface//Phys. Rev. В.- 1991.- Vol. 43, №11,-P. 9316-9319.

58. Batdorf R.L., Smith F.M., Diffusion of impurities into evaporating silicon // J. Appl. Phys.- 1959.- Vol. 30, №2.- P. 259-261.

59. Bauer E. Low energy electron microscopy. In Chemistry and physics of solid surfaces VIII, edR. Vanselow.-Berlin: Springer, 1990.-P. 243-312.

60. Bennett P.A., Feldman L.C., Kuk Y„ McRea E.G., Rowe J.E. Stacking-fault model for the Si(lll)-(7x7) surface//Phys. Rev. В.- 1983.-Vol. 28, №6.-P. 3656-3659.

61. Berghaus Th., Brodde A., Neddermeyer H., Tosch St. On the interpretation of current images in scanning tunneling microscopy // J. Vac. Sci. Technol. A —1988.-Vol. 6.-P. 483-486.

62. Binh V.T., Marien J. Characterization of microtips of STM // Surf. Sci.- 1988.-Vol. 202.-P. 1539-1549.

63. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch., Weibel E. Surface studies by scanning tunneling microsopy II Phys. Rev. Lett. 1982. Vol. 49.- P. 57-64.

64. Binnig G., Rohrer H., Gerber Ch., Weibel E. (7x7) reconstruction on Si(lll) resolved in real space // Phys. Rev. Lett.- 1983.- Vol. 50, №2 P. 120-123.

65. Binnig G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscopy // Phys. Rev. Lett1986.-Vol. 56.- P. 930-933.

66. Bischoff J.L., Kubler L., Bolmont D. Thermal nitridation of Si(100)-2xl surface by NH3: XPS results // Surf. Sci.- 1989. Vol. 209, №1-2,- P. 115-130.

67. Boga I. Approximations for the projected range Rp and straggling ARp used in ion implantation H Rev. Roum. Phys.- 1988.- Vol. 33. №3.- P. 309-314.

68. Bonnel D.A. Scanning tunneling microscopy and spectroscopy. VCH New York. USA, 1993.-272 p.

69. Bono J., Good R.H. Theoretical discussion of the scanning tunneling microscopy applied to a semiconductor surface// Surf. Sci 1986-Vol. 175-P. 415-418.

70. Boshart M.A., Bailes III A.A., Seiberling L.E. Site exchange of Ge and Sb on Si(100) during surfactant-mediated epitaxial growth//Phys. Rev. Lett.- 1996-Vol. 77, №6.-P. 1087-1090.

71. Bourguignon В., Carleton K.L., Leone S.R. Surface structures and growth mechanism of Ga on Si(100) determined by LEED and Auger electron spectroscopy // Surf. Sci.- 1988.- Vol. 204.- P. 455-472.

72. Bozso F., Avouris Ph. Photoemission studies of the reaction of ammonia and N atoms with Si(100)-(2xl) and Si(lll)-(7x7) surfaces//Phys. Rev. В.- 1988. Vol. 38, №6.- P. 3937-3942.

73. Brocks G., Kelly P.J., Car R. Adsorption of A1 on Si(100): a surface polimerization reaction//Phys. Rev. Lett-1993 Vol. 70, №18-P. 2786-2789.

74. Brommer K.D., Galvan M., Pino A.D., Jr. Joannopoulos J.D. Theory of adsorption of atoms and molecules on Si(lll)-(7x7)//Surf. Sci- 1994-Vol. 314.- P. 57-70.

75. Brune H., Giovannini M., Bromann K., Kern K. Self-organized growth of na-nostructure arrays on strain-relief patterns// Nature 1998 - Vol. 394-P. 451-453.

76. Bunk O., Falkenberg G., Zeysing J.H., Johnson R.L., Nielsen M., Feidenhans'l R. Comment on Structural model for the Si(001)4x3-In surface phase // Phys. Rev. В.- 1999.- Vol. 60, №19,- P. 13905-13906.

77. Butz R., Liith H. The surface morphology of Si(100) after carbon deposition // Surf. Sci.- 1998.- Vol. 411,- P. 61-69.

78. Car R., Parrinello M. Unified approach for molecular dynamics and density-functional theory // Phys. Rev. Lett.- 1985,- Vol. 55.- P. 2471-2474.

79. Castellarin-Cudia C., Surnev S., Ramsey M.G., Netzer F.P. Surface structures of thallium on Ge(lll) // Surf. Sci.- 2001.- Vol. 491.- P. 29-38.

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

81. Chadi D.J. Atomic and electronic structures of reconstructed Si(100) surfaces // Phys. Rev. Lett.- 1979.- Vol. 43, №1.- P. 43-47.

82. Chadi D.J. Stabilities of single-layer and bilayer steps on Si(001) surfaces // Phys. Rev. Lett.- 1987.- Vol. 59, №15.- P. 1691-1694.

83. Chan L.H., Altman E.I. Effect of surface intermixing on the morphology of Sb-terminated Ge(100) surfaces//Phys. Rev. В.-2001.-Vol. 63, №19.-P. 195309-195322.

84. Chang H.H., Lai M.Y., Wei J.H., Wei C.M., Wang Y.L. Structure determination of surface magic clusters // Phys. Lett., 2004.- Vol. 92, №6 P. 066103(4).

85. Chelikowsky J.R. Electronic structure of A1 chemisorbed on the Si(lll) surface // Phys. Rev. В.- 1977.- Vol. 16, №8.- P. 3618-3627.

86. Chung M.S., Feuchtwang Т.Е., Cutler P.H. Spherical tip model in the theory of the scanning tunneling microscope // Surf. Sci- 1987 Vol. 187 - P. 559-562.

87. Chutjian A The coherence area in low-energy electron diffraction // Phys. Lett1967.- Vol. 24A, №11- P. 615-616.

88. Cocoletzi G.H., Takeuchi N. First principles total energy calculations of the A1 induced Si(001)-(3x4) reconstruction//Surf. Sci.-2002.-Vol. 504.-P. 101-107.

89. Copel M., Reuter M.C., Horn-von Hoegen M., Tromp R.M. Influence of surfactants in Ge and Si epitaxy on Si(001) // Phys. Rev. В.- 1990. V.42, №18-P. 11682-11689.

90. Cotzomi-Paleta J., Cocoletzi G.H., Takeuchi N. First principles calculations of the adsorption of group III metals on Si(001) at high temperatures // Surf. Rev. Lett., 2002.-Vol. 9, №5-6.-P. 1641-11644.

91. Culbertson R.J., Feldman L.C., Silverman PJ. Atomic displacements in the Si(l 1 l)-(7x7) surface // Phys. Rev. Lett.- 1980.- Vol. 45, №25,- P. 2043-2046.

92. Davis L.E., MacDonald N.C., Palmberg P.W. Handbook of Auger electron spectroscopy Eden: Phys. Electron. Indust., 1976 - 252 p.

93. Degawa M., Nishimura H., Tanishiro Y., Minoda H., Yagi K. Direct current heating induced step bunching and wandering on Si(lll) and Si(001) vicinal surfaces // Japan. J. Appl. Phys.- 1999.- Vol. 38. Pt. 2, №3B.- P. L308-L311.

94. Delord J.F., Schrott A.G., Fain Jr. S.C. Nitridation of silicon (111): Auger and LEED results // J. Vac. Sci. Technol. A.- 1980.- Vol. 17, №1.- P. 517-519.

95. Demuth J.E., Hamers R.J., Tromp R.M. Atomic imaging of surface electronic states on Si / IBM Thomas J Watson research centrer Yorktown heights, New York 10598 USA.-P. 49-52.

96. Dixon R.J., McConville C.F., Jenkins S.J., Srivastava G.P. Strusture and stability of the Si(001)c(4x4)-Sb surface // Phys. Rev. В.- 1998,-Vol. 57, №20.-P. R12701-R12704.

97. Edamoto K., Tanaka S., Onchi M., Nishijima M. Electron energy-loss spectra of Si(lll) reacted with nitrogen atoms // Surf. Sci.- 1986.- Vol. 167.- P. 285-296.

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

99. Erwin S.C., Weitering H.H. Theory of the "Honeycomb Chain-Channel" reconstruction of Si(lll)3xl//Phys. Rev. Lett.- 1998.-Vol. 81, №11-P. 2296-2299.

100. Evans M.M.R., Nogami J. Indium and gallium on Si(001): A closer look at the parallel dimer structure // Phys. Rev. В.- 1999.- Vol. 59, №11,- P. 7644-7648.

101. Feenstra R.M., Stroscio J.A., Fein A.P. Tunneling spectroscopy of the Si(l 11)2x1 surface // Surf. Sci.- 1987,- Vol. 181.- P. 295-306.

102. Feenstra R.M. Tunneling spectroscopy of the (110) surface of direct-gap III-V semiconductors // Phys. Rev. В.- 1994,- Vol. 50, №7.- P. 4561-4570.

103. Feenstra R.M., Ramachandran V., Chen H. Recent developments in scanning tunneling spectroscopy of semiconductor surfaces//Appl. Phys. A.-2001-Vol. 72.- P. S193-S199.

104. Feenstra R.M., Meyer G., Moresco F., Rieder K.H. Low-temperature scanning tunneling spectroscopy of n-type GaAs(llO) surfaces//Phys. Rev. В-2002-Vol. 66.- P. 165204(4).

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

106. Filimonov S.N., Voigtlander B. Influence of strain on binding energies of Si atoms at Ge(l 11) surfaces // Surf. Sci.- 2002.- Vol. 512.- P. L335-L340.

107. Fotino M. Tip sharpening by normal and reverse electro chemical etching // Rev. Sci. Instrum.- 1993.- Vol. 64.- P. 159-167.

108. Fujita K., Ichikawa M., Stoyanov S.S. Size-scaling exponents of current-induced bunching on silicon surfaces //Phys. Rev. В.- 1999.-Vol. 60, №23.-P. 1600616012.

109. Fukuda T. Nickel-induced effect on the surface morphology of rapid-quenched Si(l 11) // J. Vac. Sci. Technol. A.- 1999.- Vol. 17, №5.- P. 2800-2804.

110. Fukumizu H., Kurokawa S., Sakai A., Hasegawa Y. Barrier-height imaging of Si(001) 2xn // J. Appl. Phys.- 1998.- Vol. 37, Pt. 1, №6B.-P. 3785-3788.

111. Garcia N. Theory of scanning tunneling microscopy and spectroscopy: resolution, image and field states, and thin oxide layers // IBM J. Res. Develop1985,-Vol. 30.-P. 533-540.

112. Garni В., Kravchenko I.I., Sailing C.T. STM studies of the initial stages of growth of Sb on Si(100) surfaces // Surf. Sci.- 1999.- Vol. 423,- P. 43-52.

113. Gomez-Rodriguez J.M., Saenz J.J., Baro A.M., Veuillen J.-Y., Cinti R.C. Realtime observation of the dynamics of single Pb atoms on Si(lll)-(7x7) by scanning tunneling microscopy//Phys. Rev. Lett- 1996-Vol. 76, №5-P. 799-802.

114. Griffith J.E., Kochanski G.P. The atomic structure of vicinal Si(001) and Ge(001)//Solid State and Materials Sciences.-1990.-Vol. 16, №4.-P. 255-289.

115. Groger R., Blanckenhagen P.Von. Phase transitions in ultrathin A1 films on Si(l 11) surfaces // Thin Solid Films.- 1996.- Vol. 281/282,- P. 73-75.

116. Groger R.M., Barczewski M.R. Ultrathin A1 layers on Si(lll) and Si(100): structures and phase transitions//Surf. Interface Anal-2001- Vol. 32-P. 154-160.

117. Hall P.M., Morabito J.M. Matrix effect correction in quantitative Auger electron spectroscopy // Surf. Sci.- 1979.- Vol. 83.- P. 391-407.

118. Hamers R.J., Tromp R.M., Demuth J.E. Surface electron structure of Si(lll)-(7x7) resolved in real space//Phys. Rev. В.- 1986.-Vol. 56, №18,-P. 19721975.

119. Hamers R.J., Tromp R.M., Demuth J.E. Electronic structure of Si(l 1 l)-(7x7) and Si(100) surfaces // Surf. Sci.- 1987.- Vol. 181.- P. 346-355.

120. Hamers R.J., Demuth J.E. Electronic structure of localized Si dangling-bond defects by tunneling spectroscopy//Phys. Rev. Lett- 1988-Vol. 60, №24-P. 2527-2530.

121. Hamers R.J., Kohler U.K. Determination of the local electronic structure of atomic-sized defects on Si(001) by tunneling spectroscopy//J. Vac. Sci. Technol. A.- 1989.- Vol. 7, №4,- P. 2854-2859.

122. Hamers R.J. Effects of coverage on the geometry and electronic structure of A1 overlayers on Si(lll) // Phys. Rev. В.- 1989.- Vol. 40, №3.- P. 1657-1671.

123. Hamers R.J. Scanned probe microscopies in chemistry // J. Phys. Chem 1996.-Vol. 100,-P. 13103-13120.

124. Hamman D.R. Generalized norm-conserving pseudopotentials //Phys. Rev. B1989,- Vol. 40.- P. 2980-2987.

125. Hansma P.K, Tersoff J. Scanning Tunneling Microscopy//J. Appl. Phys.1987.- Vol. 61, №2,-P. R1-R13.

126. Harrison W.A. Surface reconstruction on semiconductors// Surf. Sci-1976-Vol. 55.-P. 1-19.

127. Hata K., Ozawa S., Shigekawa H. Metastable and exited states of the С defects of Si(001) // Surf. Sci.- 1999.- Vol. 441.- P. 140-148.

128. Hata K., Yasuda S., Shigekawa H. Reinterpretation of the scanning tunneling microscopy images of Si(100)-(2xl) dimers//Phys. Rev. В.-1999-Vol. 60, №11,-P. 8164-8170.

129. Hata K., Kimura Т., Ozawa S., Shigekawa H. How to fabricate a defect free Si(001) surface // J. Vac. Sci. Technol. A.- 2000.- Vol. 18, №4,- P. 1933-1936.

130. Hata K., Ozawa S., Sainoo Y., Miyake K., Shigekawa H. Electron structure of the С defects of Si(001) surface measured by scanning tunneling microscopy at room and low temperature (80 K) // Surf. Sci.- 2000.- Vol. 447.- P. 156-164.

131. Hata K., Shibata Y., Shigekawa H. Fine electronic structure of the buckled dimers of Si(100) elucidated by atomically resolved scanning tunneling spectroscopy and bias-dependent imaging//Phys. Rev. В.- 2001- Vol. 64, №23.-P. 235310(6).

132. Heckingbottom R., Wood P.R. A study of the nitridation of silicon surfaces by low-energy electron diffraction and Auger electron spectroscopy//Surf. Sci1973.- Vol. 36.-P. 594-605.

133. Himpsel F.J. Structural model for Si(lll)-(7x7)//Phys. Rev. В.- 1983.-Vol. 27, №12.- P. 7782-7785.

134. Hirayama H., В aba S., Kinbara A. Electron enegy loss measurements of In/Si(l 11) superstructures: correlation of the spectra with surface superstructures // Appl. Surf. Sci.- 1988.- Vol. 33/34,-P. 193-198.

135. Hoeven A.J., Lenssinck J.M., Dijkkamp D., Van Loenen E.J., Dieleman J. Scanning-tunneling-microscopy study of single-domain Si(100) surfaces grown by molecular-beam epitaxy//Phys. Rev. Lett- 1989-Vol. 63, №17-P. 1830-1832.

136. Homma Y., Aizawa N. Electric-current step bunching on Si(lll)//Phys. Rev. В.-2000.- Vol. 62, №12,- P. 8323-8329.

137. Horsfield A., Akhmatskaya E., Nobes R., Andzelm J., Fitzgerald G., Govind N. Density-functional study of the stabilization of the Si(001) dimer vacancy by Ni // Phys. Rev. В.- 2002.- Vol. 66.- P. 085309(6).

138. Hossain M.Z., Yamashita Y., Mukai K., Yoshinobu J. Model for С defect on Si(100): The dissociative adsorption of single water molecule on the adjacent dimers // Phys. Rev. В.- 2003,- Vol. 67.- P. 53307(4).

139. Huang D., Uchida H., Aono M. Fabrication of atomic-scale structures on Si(lll)-7x7 using a scanning tunneling microscope (STM)//Japan. J. Appl. Phys.- 1992.-Vol. 31, Pt. 1, №12B — P. 4501-4503.

140. Huang H., Tong S.Y., Yang W.S., Shih H.D., Jona F. Atomic structure of Si(lll) (V3xV3)R 30°-Al studied by dynamical low-energy electron diffraction // Phys. Rev. В.- 1990.- Vol. 42, №12.- P. 7483-7486.

141. Hunsson G.V., Bachrach R.Z., Bauer R.S., Chiaradia P. New models for metal-induced reconstructions on Si(lll)//Phys. Rev. Lett-1981.-Vol. 46, №15-P. 1033-1037.

142. Ichimura S., Shimizu R. Backscattering correction for quantitative Auger analysis. I. Monte-Carlo calculation of backscattering factors for standard materials // Surf. Sci.- 1981.- Vol. 112, №3.- P. 381-408.

143. Ichinokawa Т., Itoh H., Schmid A., Winau D., Kischner J. Reconstructed structures in metal/Si(100) surfaces at high temperature observed by scanning tunneling microscopy//J. Vac. Sci. Technol. В.-1994.-Vol. 12, №3-P. 2070-2073.

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

145. Ide Т., Mizutani T. Si(100)c(4x4) metastable surface observed by scanning tunneling microscopy // Phys. Rev. В.- 1992,- Vol. 45, №3.- P. 1447-1449.

146. Ishikawa Y., Ikeda N., Kenmochi M., Ichinokawa T. UHV-SEM observation of cleaning process and step formation on silicon (111) surfaces by annealing // Surf. Sci.- 1985.- Vol. 159.- P. 256-264.

147. Ito Т., Hijiya S., Nozaki T. Very thin silicon nitride films grown by direct thermal reaction with nitrogen//J. Electrochem. Soc- 1978- Vol. 125, №3-P. 448-452.

148. Itoh H., Itoh J., Schmid A., Ichinokawa T. Structures of low-coverage phases of A1 on the Si(100) surface observed by scanning tunneling microscopy//Phys. Rev. В.- 1993.-Vol. 48, №19.-P. 14663-14666.

149. Itoh H., Itoh J., Schmid A., Ichinokawa T. Temperature-depending growth and surface structures of low-coverage AI phases on Si(100) observed by scanning tunneling microscopy // Surf. Sci.- 1994,- Vol. 302.- P. 295-302.

150. Jenkins S.J., Srivastava G.P. Bonding and structure of the Si(001)(2xl)-Sb surface // Surf. Sci.- 1996.- Vol. 352-354.- P. 411-415.

151. Jia J.-F, Wang J.-Z., Liu X., Xue Q.-K., Li Z.-Q., Kawazoe Y., Zhang S. Artificial nanoclusters: lattice of identical AI clusters // Appl. Phys. Lett-2002,- Vol. 80, №17.-P. 3186-3188.

152. Jia J.-F., Liu X., Li S.C., Wang J.Z., Li J.-L., Liu H., Pan M.H., Dou R.F., Xue Q.K., Li Z.-Q., Zhang S.B. Artificial metal nanocluster crystals//Mod. Phys. Lett. В.- 1990.- Vol. 16, №23-24,- P. 889-894.

153. Jia J.-F., Liu X., Wang J.-Z., Li J.-L., Wang X.S., Xue Q.-K., Li Z.-Q., Tse J.S., Zhang Z., Zhang S.B. Fabrication and structural analysis of AI, Ga, and In nanoclaster crystals // Phys. Rev. В.- 2002.- Vol. 66.- P. 165412(10).

154. Johannessen J.S., Spicer W.E. Strausser Y.E. An Auger depth profiling of interfaces in MOS and MNOS structures // J. Vac. Sci. Technol. В.- 1979.- Vol. 13, №4,-P. 849-855.

155. Johannessen J.S., Spicer W.E. Strausser Y.E. LVV spectra of Si, SiCb and Si3N4 // Physica Spectra.- 1979.- Vol. 19, №4.- P. 355-359.

156. Johansson L.S.O., Diitemeyer Т., Duda L., Reihl B. Electronic structure of the Rb-adsorbed Si(100)2xl surface studied by direct and inverse angle-resolved photoemission // Phys. Rev. В.- 1998.- Vol. 58, №8.- P. 5001-5006.

157. Kato K., Ide Т., Miura S. Si(100)-2xn structures induced by Ni contamination // Surf. Sci.- 1988.- Vol. 194.- P. L87-L94.

158. Kato K., Ide Т., Nishimori Т., Ichinokawa T. Formation and atomic configuration of Si(100)c(4x4) // Surf. Sci.- 1988.- Vol. 207.- P. 177-185.

159. Khramtsova E.A., Saranin A.A., Lifshits V.G. Formation of the Si(lll)8x8-N structure by reaction of NH3 with a Si(lll) surface//Surf. Sci- 1993 -Vol. 280.- P. L259-L262.

160. Khramtsova E.A., Zotov A.V., Saranin A.A., Ryzhkov S.V., Chub A.B., Lifshits V.G. Growth of extra-thin ordered aluminium films on Si(lll) surface// Appl. Surf. Sci.- 1994.- Vol. 82/83.- P. 576-582.

161. Kim J.Y., Park J.Y., Seo J.H., Whang C.N., Kang H.J., Kim S.S., Choi D.S., Chae K.H. Atomic structure of Cs layer grown on Si(001)(2xl) surface at room temperature // Surf. Sci.- 2003.- Vol. 531.- P. L340-L346.

162. Kim W., Kim H., Lee G., Koo J.-Y. Initial stage of Carbon incorporation into Si(001) and one-dimensional ordering of embedded carbon//Phys. Rev. Lett., 2002.-Vol. 89, №10,- P. 106102(4).

163. Kishida M., Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Nishida A., Murata Y, Okado H, Katayama M., Oura К. T1 overlayers on Si(100) and their self-assembly induced by STM tip // Appl. Surf. Sci. 2004. - Vol. 237, № 1-4.-P. 110-114.

164. Kleinman L., Bylander D.M. Efficacious form for model pseudopotentials // Phys. Rev. Lett.- 1982,- Vol. 48.- P. 1425-1428.

165. Ко Y.-J., Chang K.J., Yi J.- Y. Atomic structure of Na-adsorbed Si(100) surfaces // Phys. Rev. В.- 1995,- Vol. 51, №7,- P. 4329-4335.

166. Kondo Y., Amakusa Т., Iwatsuki M., Tokumoto H. Phase transition of the Si(001) surface below 100 К // Surf. Sci.- 2000.- Vol. 453,- P. L318-L322.

167. Kono S. The Si(lll) л/зхл/з surfaces formed by the adsorption of group-Ill, IV, and V metals // Surf. Rev. Lett.- 1994.- Vol. 1, №2-3,- P. 359-368.

168. Koo J.-Y., Yi J.-Y., Hwang C., Kim D.-H., Lee S., Shin D.-H. Dimer-vacancy defects on the Si(001)-2xl and Ni-contaminated Si(001)-2xn surfaces//Phys. Rev. В.- 1995.-Vol. 52, №24.-P. 17269-17274.

169. Koo J.-Y., Yi J.-Y., Hwang C., Kim D.-H., Lee S., Cho J. Atomic structure of monatomic SB steps on clean Si(001) and Ni-contaminated Si(001) // Phys. Rev. В.-1996.-Vol. 54, №15.-P. 10308-10311.

170. Kotlyar V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Lifshits V.G, Kubo O., Ohnishi H., Katayama M., Oura K. High-temperature interaction of AI with Si(100) surface at low AI coverages // Surf. Sci.- 2002.- Vol. 506.- P. 80-86.

171. Kotlyar V.G., Kasyanova T.V., Chukurov E.N., Zotov A.V., Saranin A.A. Atomic structure of the Si(lll) (л/7Хл/7)-А1 phase studied using STM and total-energy calculations // Surf. Sci.- 2003,- Vol. 545.- P. L779-L783.

172. Kotlyar V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Kasyanova T.V. Thallium overlayers on Si(lll) studied by scanning tunneling microscopy//Surf. Sci- 2003-Vol. 543,- P. L663-L667.

173. Kotlyar V.G., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Churusov B.K., Lifshits V.G. STM study of magic clusters of group III metals on Si (111) and Si( 100)//Phys. Low-Dim. Struct.-2003.-Vol. 3/4.-P. 97-104.

174. Kraft J., Ramsey M.G., Netzer F.P. Surface reconsrtructions of In on Si(lll) // Phys. Rev. В.- 1997.-Vol. 55,-P. 5384-5387.

175. Kubler L., Bischoff J.L., Bolmont D. General comparison of the surface processes involved in nitridation of Si(100)-2xl by NH3 and in SiN^ film deposition: a photoemission study // Phys. Rev. В.- 1988. Vol. 38, №18.- P. 13113-13123.

176. Kubo O., Kobayashi Т., Yamaoka N., Saranin A.A., Zotov A.V., Ohnishi H., Katayama M., Oura K. Formation of Si(100)c(8x2) surface phase using H-induced self-organization and H extraction//Phys. Rev. В.-2001-Vol. 64, №15.-P. 153406(4).

177. Lai M.Y., Wang Y.L. Direct observation of two dimensional magic clusters // Phys. Rev. Lett.- 1998.- Vol. 81, №1,- P. 164-167.

178. Lai M.Y., Wang Y.L. Gallium-induced nanostructures on Si(lll): from magic clusters to incommensurate structures//Phys. Rev. В.- 1999-Vol. 60, №3-P. 1764-1770.

179. Lai M.Y., Wang Y.L. Self-organized two-dimensional lattice of magic clasters // Phys. Rev. В.- 2001,- Vol. 64.- P. 241404(4).

180. Lander J.J., Morrison J. Surface reaction of Si(lll) with aluminium and indium// J. Appl. Phys.- 1965.-Vol. 36, №5,-P. 1706-1713.

181. Lander J.J., Morrison J. Surface reactions of silicon with aluminium and with indium // Surf. Sci.- 1964.- Vol. 2.- P. 553-565.

182. Lang N.D. Spectroscopy of single atoms in the scanning tunneling microscope // Phys. Rev. В.- 1986,- Vol. 34.- P. 5947-5950.

183. Lee D., Blakely J. Formation and stability of large step-free areas on Si(001) and Si(l 11) // Surf. Sci.- 1999.- Vol. 445.- P. 32-40.

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

185. Lee Y.J., Kim J.W., Kim S. Atomic-step rearrangement on Si(100) by interaction with antimony//J. Phys.: Condens Matter-1997-Vol. 9, №1-P. L583-L587.

186. Li J.C., Jiang Q. Thermal stability of cluster arrays of group III element on Si(l 11) surface // Appl. Surf. Sci.- 2004,- Vol. 226.- P. 327-330.

187. Li J.-L., Jia J.-F., Liang X.-J., Liu X., Wang J.-Z., Xue Q.-K., Li Z.-Q., Tse J.S., Zhang Z., Zhang S.B. Spontaneous assembly of perfectly ordered identical-size nanoclaster arrays // Phys. Rev. Lett.- 2002.- Vol. 88, №6.- P. 066101(4).

188. Lieske N., Herel R. Core and valence electron excitation of amorphous silicon oxide and silicon nitride studies by low energy electron loss spectroscopy // Thin Solid Films.- 1979,- Vol. 61, №1.- P. 217-228.

189. Lieske N., Herel R. Auger electron spectroscopy excitation and electron energy electron loss spectroscopy studies of the formation of silicon nitride by implanting low energy nitrogen ions into silicon//Thin Solid Films- 1981-Vol. 85, №1.- P. 7-14.

190. Lifshits V.G., Saranin A.A., Khramtsova E.A., Formation of the Si(lll)-(8x8)-N surface structure by the interaction of the Si(l 11)7x7 with ammonia// Sov. Tech. Phys. Lett.- 1990.- Vol. 16, №12,- P. 945-946.

191. Lifshits V.G., Saranin A.A., Zotov A.V. Surface phases on silicon: preparation, structures and properties John Willey, Chichester, 1994 - 480 P.

192. Lin H.-A., Jaccodine R.J. Observation of tip-induced gap states in lightly doped Si(100) using scanning tunneling spectroscopy//Appl. Phys. Lett.- 1998-Vol. 74, №8,- P. 1105-1107.

193. Lin X.F., Mai H.A., Chizhov I., Willis R.F. Initial stages of In adsorption on Si(l 11)7x7 // J. Vac. Sci. Technol. В.- 1996.- Vol. 14, №2,- P. 995-999.

194. Lindhard J., Scharff M., Schiott H. Range concepts and heavy ion ranges//Danske. Videnskab., Mat.-fys. Medd.- 1963.-Vol. 33, №14,-P. 19-50.

195. Liu W.K., Mokler S.M., Ohtani N., Roberts C., Joyce В .A. A RHEED study of the surface reconstructions of Si(001) during gas source MBE using disilane // Surf. Sci.- 1992,- Vol. 264,- P. 301-311.

196. Maillot C., Roulet H., Dufour G. Thermal nitridation of silicon: an XPS and LEED investigation // J. Vac. Sci. Technol. A.- 1984. Vol. 2, №3.- P. 316-319.

197. Maimed A.J. The art science and other aspects of making sharp tips // J. Vac. Sci. Technol. В.- 1991.- Vol. 9, №2,- P. 601-608.

198. Martensson P., Meyer G., Amer N.M., Kaxiras E., Pandey K.C. Evidence for trimer reconstruction of Si(lll)V3xV3-Sb: scanning tunneling microscopy and first-principles theory // Phys. Rev. В.- 1990,- Vol. 42, №11.- P. 7230-7233.

199. McRea E.G. Surface stacking sequence and (7x7) reconstruction at Si(lll) surfaces // Phys. Rev. В.- 1983,- Vol. 28, №4,- P. 2305-2307.

200. Mebel A.M., Lai M.Y., Wang Y.L. Two-dimensional Ga-induced magic clusters on the Si surface: a density functional study // Chem. Phys. Lett 2000 — Vol.318.- P. 27-34.

201. Men F.K., Packard W.E., Webb M.B. Si(100) surface under an externally applied stress // Phys. Rev. Lett.- 1988.- Vol. 61, №21.- P. 2469-2471.

202. Michel E.G., Etelaniemi V., Materlik G. X-ray standing wave study of alkali-metal/silicon interfaces // J. Phys.: Condens Matter 1993.- Vol. 5.- P. 85-88.

203. Michely Т., Reuter M.C., Tromp R. M. A1 on Si(lll): phase diagram and atomic mechanisms // Phys. Rev. В.- 1996.- Vol. 53, №7- P. 4105-4108.

204. Miki K., Owen J.H.G., Bowler D.R., Briggs G.A.D. Bismuth-induced structures on Si(001) surfaces // Surf. Sci.- 1999.- Vol. 421.- P. 397-418.

205. Miwa K. Fukumoto A. Theoretical study of Ti adsorption on Si(001) surfaces // Phys. Rev. В.- 1995.- Vol. 52, №20.- P. 14748-14754.

206. Miyazaki Т., Uda Т., Terakura K. Atomic and electronic origins of a type-C Defect on Si(001) // Phys. Rev. Lett.- 2000.- Vol. 84, №18.- P. 4128-4131.

207. Mokler S.M., Liu W.K., Ohtani N., Joyce B.A. Surface reconstructions of Si(001) observed using reflection-high-energy-electron diffraction during molecular-beam epitaxial growth from disilane // Appl. Surf. Sci-1991-Vol. 58, №26,-P. 3419-3421.

208. Moriarty P., Koenders L., Hughes G. Sulfur-induced c(4x4) reconstruction of the Si(001) surface studied by scanning tunneling microscopy // Phys. Rev. B1993.- Vol. 47, №23.- P. 15950-15953.

209. Murakami K.-I., Nishikata K., Yoshimura M., Kawazu A. Structural studes of Al/Si(100) by LEED // Surf. Sci.- 1992.- Vol. 60/61.- P. 146-151.

210. Nagayoshi H. Electronic structure of the Si(lll) л/зхл/з surfaces with group-Ill, IV and V adatoms // Surf. Rev. Lett.- 1994.- Vol. 1, №2-3.- P. 369-393.

211. Naitoh M., Shimaya H., Nishigaki S., Oishi N., Shoji F. Scanning tunneling microscopy observation of bismuth growth on Si(100) surfaces //Surf. Sci1997,-Vol. 377/379.- P. 899-903.

212. Naitoh Y., Takayanagi K., Hirayama H., Ohsima Y. Simultaneous observation of Scanning tunneling microscopy and reflection electron microscopy image of the Si(l 11)7x7 surface // Surf. Sci.- 1999.- Vol. 433/435.- P. 627-631.

213. Nakada Y., Okumura H. Scanning tunneling microscopy study of reconstruction of 0.8 monolayers Ga on an Si(001) surface // J. Vac. Sci. Technol. В.- 1998.-Vol. 16, №2,-P. 645-650.

214. Nakada Y., Aksenov I., Okumura H. Scanning tunneling microscopy studies of formation of 8x5 reconstructed structure of Ga on the Si(001) surface // J. Vac. Sci. Technol. В.- 1999.- Vol. 17, №1.- P. 1-6.

215. Nakayama К., Weaver J.H. Electron-stimulated modification of Si surfaces // Phys. Rev. Lett.- 1999.- Vol. 82, №5,- P. 980-983.

216. Naumovets A.G., Zhang Zh. Fidgety particles on surfaces: how do they jump, walk, group, and settle in virgin areas?// Surf. Sci -2002.- Vol. 500-P. 414-436.

217. Neddermeyer H. STM studies of nucleation and the initial stages of film growth // Solid State and Materials Sciences.- 1990.- Vol. 16, №5- P. 309-335.

218. Ney A., Schulz J.J., Pampuch C., Peripelittchenko L., Koch R. Atomic structure of low temperature prepared Si(001) substrates//Surf. Sci.-2002,-Vol. 520.-P. L633-L638.

219. Nicholls J.M., Reihl В., Northrup J.E. Unoccupied surface states revealing the Si(l 11)л/з Хл/з-AI, -Ga, and -In adatom geometries//Phys. Rev. В.- 1987.-Vol. 35, №8,- P. 4137-4140.

220. Niehus H., Kohler U.K., Copel M., Demuth J.E. A real space investigation of the dimer defect structure of Si(100)-(2x8) // J. Microscopy.- 1988.- Vol. 152.-P. 735-738.

221. Nishijima M., Kobayashi H., Edamoto K., Onchi M. Reactions of NO with the Si(lll)-(7x7) surface: EELS, LEED and studies//Surf. Sci.- 1984.-Vol. 137, №2-3.-P. 473-490.

222. Nishikata K., Murukami K., Yoshimura M., Kawazu A. Structural studies of AI/Si(l 11) surfaces by LEED // Surf. Sci.- 1992.- Vol. 269/270.- P. 995-999.'

223. Nishizawa M., Yasuda Т., Yamasaki S., Miki K., Shinohara M., Kamakura N., Kimura Y., Niwano M. Origin of type-C defects on the Si(100)-(2xl) surface // Phys. Rev. В.- 2002.- Vol. 65.- P. 161302(4).

224. Noda Т., Mizuno S., Chung J., Tochichara H. T4 site adsorption of Ti atoms in a Si(lll)-(lxl)-Tl structure, determined by low energy electron diffraction analysis // Japan J. Appl. Phys.- 2003.- Vol. 42, №3B.- P. L319-L321.

225. Nogami J., Baski A.A., Quate C.F. Structure of the Sb-terminated Si(100) surface // Appl. Phys. Lett.- 1991.- Vol. 58, №5,- P. 475-477.

226. Nogami J. л/зхл/з reconstructions of Si(lll) studies by scanning tunneling microscopy // Surf. Rev. Lett.- 1994.- Vol. 1, №2-3,- P. 395-410.

227. Nogami J., Park S., Quate C.F. Behavior of indium on the Si(lll)-(7x7) surface at low-metal coverage //J. Vac. Sci. Technol. В.- 1988- Vol. 6, №4.-P. 1479-1482.

228. Noguera C. Voltage dependence of the tunneling current: an exact expression // J. Microscopy.- 1988.- Vol. 152.- P. 3-11.

229. Norenberg H., Goringe C.V. Low coverage gallium deposition onto Si(001) studied by voltage-dependent STM and total energy calculations // Appl. Surf. Sci.- 1997. Vol. 117/118.-P. 660-664.

230. Northrup J.E., Cohen M.L. Atomic geometry and surface-state spectrum for Ge(lll)-(2xl) //Phys. Rev. В.- 1983.- Vol. 27, №10.-P. 6553-6556.

231. Northrup J.E. Si(l 11)л/ЗХл/З-AI: an adatom-induced reconstruction//Phys. Rev. Lett.- 1984.- Vol. 53, №7,- P. 683-686.

232. Okuda Т., Sakamoto К., Nishimoto H., Daimon H., Suga S., Kinoshita Т., Kakizaki A. Angle-resolved photoelectron spectroscopy of the Si(ll l)3xl-Na surface // Phys. Rev. В.- 1997,- Vol. 55, №11- P. 6762-6765.

233. Oosting P.H., Petruzzello J., McGee T.F. Formation of buried nitride silicon-on-insulator structures studies by Auger electron spectroscopy and transmission electron microscopy // J. Appl. Phys.- 1987,- Vol. 62, №10,- P. 4118-4123.

234. Oura K., Lifshits V.G., Saranin A.A., Zotov A.V., Katayama M. Surface Science. An introduction.- Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. 440 p.

235. Palmberg P.W. Quantitative Auger electron spectroscopy using elemental sensitivity factors // J. Vac. Sci. Technol.- 1976.- Vol. 13, №1,- P. 214-218.

236. Pandey K.C., Phillips G.C. Atomic densities of states near Si(lll) surfaces // Phys. Rev.- 1976.- Vol. 13, №3.- P. 750-760.

237. Pantano C.G., Madey Т.Е. Electron beam damage in Auger electron spectroscopy // Appl. Surf. Sci.- 1981.- Vol. 7.- P. 115-141.

238. Pardew J.P., Zunger A. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems//Phys. Rev. В.-1981-Vol. 23-P. 5048-5079.

239. Pendry J.B. Low energy electron diffraction. London, Acad. Press.- 1974, 407 p.

240. Penn D.R. Electron mean free paths for free-electron-like materials // Phys. Rev. В.- 1976.- Vol. 13, №12.- P. 5248-5254.

241. Power J.R., Farrell Т., Gerber P., Chandola S., Weightman P., McGilp J.F. The influence of monolayer coverages of Sb on the optical anisotropy of vicinal Si(001) // Surf. Sci.- 1997.- Vol. 372.- P. 83-90.

242. Qian Y., Bedzyk M.J., Tang S., Freeman A.J., Franklin G.E. Resolving the Ga ad-dimer location and orientation on the Si(100) surface//Phys. Rev. Lett-1994. Vol. 73, №11.-P. 1521-1524.

243. Qin X.R., Lagally M.G. Vie of the empty states of the Si(100)-(2xl) surface via scanning tunneling microscopy imaging at very low biases//Phys. Rev. B-1998.- Vol. 59, №11.- P. 7293-7296.

244. Reese P.J.E., Miller Т., Chiang T.C. Photoelectron holography of the In-terminated Si(001)-(4x3) surface//Phys. Rev. В.-2001.-Vol. 64.-P. 233307(4).

245. Roberts N., Needs R.J. Total energy calculations of dimer reconstructions on the silicon (011) surface // Surf. Sci.- 1990,- Vol. 236.- P. 112-121.

246. Rogge S., Timmerman R.H., Scholte P.M.L.O., Geerligs L.J., Salemink H.W.M. Surface polymerization of epitaxial Sb wires on Si(001) // Phys. Rev. В.- 2000-Vol. 62, №23,-P. 15341-15344.

247. Sagisaka K., Fujita D., Kido G. Phase manipulation c(4x2) and p(2x2) on Si(100) surface at 4.2 К//Phys. Rev. Lett.-2003.-Vol. 91, №14.-P. 146103(4).

248. Sainoo Y., Kimura Т., Morita R., Yamashita M., Hata K., Shigekawa H. Electron structure of the Si(100) surface A defects analyzed by scanningtunneling microscopy at 80 К//Japan. J. Appl. Phys.- 1999.-Vol. 38, Pt. 1, №6B.-P. 3833-3836.

249. Sakama H., Kawazu A., Sueyoshi Т., Sato T, Iwatsuki M. Scanning tunneling microscopy on Ga/Si(100)//Phys. Rev. В.- 1996.-Vol. 54, №12,- P. 87568760.

250. Sakamoto Т., Takahashi Т., Suzuki E., Shoji A., Kawanami H., Komiya Y., Tarui Y. Si epitaxy by molecular beam method// Surf. Sci 1979 - Vol. 86-P. 102-107.

251. Sakamoto K., Okuda Т., Nishimoto H., Daimon H., Suga S., Kinoshita Т., Kakizaki A. Photoemission study of the Si(lll)3xl-K surface//Phys. Rev. B1994,-Vol. 50, №3.- P. 1725-1732.

252. Saranin A.A., Tarasova O.L., Kotlyar V.G, Khramtsova E.A., Lifshits V.G. Thermal nitridation of the Si (110) by NH3: LEED and AES study // Surf. Sci.1995.-Vol. 331/333.- P. 458-463.

253. Saranin A.A., Zotov A.V., Ryzhkov S.V., Tsukanov D.A., Lifshits V.G., Ryu J.-T., Kubo O., Tani H., Harada Т., Katayama M., Oura K. Si(100)2x3-Na surface phase: Formation and atomic arrangement//Phys. Rev. В.- 1998-Vol. 58, №8.- P. 4972-4976.

254. Saranin A.A., Zotov A.V., Lifshits V.G., Ryu J.-T., Kubo O., Tani H„ Harada Т., Katayama M., Oura K. Ag-induced structural transformation on Si(lll): quantitative investigation of Si mass transport//Surf. Sci.- 1999-Vol. 429-P. 127-132.

255. Saranin A.A., Zotov A.V., Tovpik A.N., Cherevik M.A., Chukurov E.N., Lifshits V.G., Katayama M., Oura K. Composition and atomic structure of the

256. Si(lll)V3TxV3l-In surface substrates // Surf. Sci.- 2000.- V. 450.- P. 34-43.

257. Saranin A.A., Kotlyar V.G., Zotov A.V., Kasyanova T.V., Cherevik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G. Structure of domain walls in Al/Si(l 11) y-phase // Surf. Sci.- 2002.- Vol. 517.- P. 151-156.

258. Saranin A.A., V.G., Zotov A.V., Kotlyar V.G, Lifshits V.G., Kubo O., Harada ^ Т., Kobayashi N., Yamaoka M., Katayama M., Oura K. Surface roughening at• the one-monolayer Sb/Si(100) interface//Phys. Rev. В.-2002.-Vol. 65,-P. 033312(4).

259. Saranin A.A., Zotov A.V., Kotlyar V.G., Utas O.A., Ignatovich K.V., Kasyanova T.V., Park Y.S., Park W.Y. Formation of Si nanodot arrays on the oxidized Si(100) surface // Appl. Surf. Sci. 2005. - Vol. 243. - P. 199-203.

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

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

262. Schiott H.E. Approximation and interpolation rules for ranges and rang strag• glings// Radiation Effects.- 1970.- Vol. 6.- P. 107-113.

263. Schlier R.E. Farnsworth H.E. Structure and adsorption characteristics of clean surfaces of germanium and silicon//J. Chem. Phys-1959-Vol. 30, №4-P. 917-926.

264. Schmidt T.M., Castineira J.L.P., Miwa R.H. Si(001)/In-4x3 surface: a first principles total energy calculation//Surf. Sci.-2001.-Vol. 482/485.-P. 1468-1473.• 280. Schmidt T.M., Castineira J.L.P., Miwa R.H. Solving the structural model for the

265. Si(001)-In(4x3) surface // Appl. Phys. Lett., 2001.- Vol. 79, №2,- P. 203-205.

266. Schrott A.G., Fain S.C.Jr. Nitridation of Si(lll) by nitrogen atoms // Surf. Sci.1981,-Vol. 111.-P. 39-52.

267. Schrott A.G., Fain S.C.Jr. Nitridation of Si(lll) by nitrogen atoms. II//Surf. Sci.- 1982.- Vol. 123, №2-3.- P. 204-222.

268. Seah M.P. A review of the analysis of surfaces and thin films by AES and XPS // Vacuum.- 1984,- Vol. 34, №3-4.- P. 463-478.

269. Shimizu N., Kitada H., Ueda O. Claster-ordered array on the Si(001) surface formed by Al deposition // Phys. Rev. В.- 1994.- Vol. 51, №8,- P. 5550-5553.

270. Shimizu N., Kitada H., Ueda О. A1 growth on Si(OOl) observed by scanning tunneling microscopy//J. Cryst. Growth.- 1995-Vol. 150, №1.-P. 11591163.

271. Shimomura M., Nakamura Т., Kim K.-S., Abukawa Т., Tani J., Kono S.

272. Structure of Si(001)-(4x3)-In surface studied by X-ray photoelectron• diffraction // Surf. Rev. Lett.- 1999.- Vol. 6, №6.- P. 1097-1102.

273. Smith A.R., Men F.K., Chao K.-J. Scanning tunneling microscopy investigation of the dimer vacancy-dimer vacancy interaction on the Si(001) 2xn surface // J. Vac. Sci. Technol. В.- 1996.-Vol. 14, №2,-P. 909-913.

274. Soboik P., Ostidal I., Myslivecek J., Jarolimek T. STM study of nucleation of Ag on Si(lll)-(7x7) at submonolayer coverage//Surf. Sci-2000-Vol. 454/456.- P. 847-850.

275. Stoffel M., Simon L., Aubel D., Bischoff J.L., Kubler L. Carbon-associated Si(001)-c(4x4) reconstruction dosed with hydrogen//Surf. Sci.-2000-Vol. 454/456.- P. 201-206.

276. Stroscio J.A., Feenstra R.M., Fein A.P. Electronic structure of the Si(l 11)2x1 surface by scanning-tunneling microscopy//Phys. Rev. Lett-1986-Vol. 57,1. Ф №20,-P. 2579-2582.

277. Sugawara Y., Orisaka S., Morita S. Noncontact AFM imaging on Al-adsorbed Si(lll) surface with an empty orbital//Appl. Surf. Sci.-2000.-Vol. 157.-P. 239-243.

278. Swartzentruber B.S., Mo Y.-W., Webb M.B., Lagally M.G. STM studies of structural disorder and steps on Si surfaces//T. Vac. Sci. Technol. A 1989-Vol. 7, №4- P. 2901.

279. Swartzentruber B.S., Smith A.P., Jonsson H. Experimental and teoretical study of the rotation of Si ad-dimers on the Si(100) surface // Phys. Rev. Lett 1996-Vol. 77, №12.- P. 2518-2521.

280. Tabe M. Etching of Si02 by Si in ultra-high vacuum// Japan. J. Appl. Phys.1982,- Vol. 21, №3.- P. 534-538.

281. Takahashi K., Nara C., Yamagishi Т., Onzawa T. Calculation of surface energy and simulation of reconstruction for Si(l 11)3x3, 5x5, 7x7, and 9x9 DAS structures // Appl. Surf. Sci.- 1999,- Vol. 151,- P. 299-301.

282. Takaoka K., Yoshimura M., Yao Т., Sato Т., Sueyoshi Т., Iwatsuki M. A1 л/зхл/з domain structure on Si(lll)-(7x7) by scanning tunneling microscopy // Phys. Rev. В.- 1993,- Vol. 48, №8.- P. 5657-5660.

283. Takaoka Т., Takagaki Т., Igari Y., Kusunoki I. Observation of c(4x4) LEED pattern induced by reaction of Si(100) surface with C2H4//Surf. Sci 1996-Vol. 347.-P. 105-110.

284. Takayanagi K., Tanishiro Y., Takahashi S., Takahashi M. Structure analysis of

285. Si(lll)-7x7 reconstructed surface by transmission electron diffraction//Surf. Sci.- 1985.- Vol. 164.- P. 367-392.

286. Takeuchi N. First-principles calculations of the atomic structure of the In-induced Si(001)-(4x3) reconstruction//Phys. Rev. В.-2001.-Vol. 63, №24-P. 245325(7).

287. Tang S., Freeman A.J. Sb-induced passivation of the Si(100) surface//Phys.

288. Rev. В.- 1993.- Vol. 47, №3.- P. 1460-1465.

289. Tanuma S., Powell С J., Penu D.R. Calculations of electron inelastic mean free paths. II. Data for 27 elements over 50-2000 eV range // Surf. Interface Anal.-1991,-Vol. 17, №13,-P. 911-926.

290. Tarasova O.L., Kotlyar V.G, Saranin A.A., Khramtsova E.A., Lifshits V.G. Electron-stimulated nitridation of Si (100) in pure ammonia // Surf. Sci 1994.-Vol. 310.-P. 209-216.

291. Taylor J.A., Lancaster G.M., Ignatiev A., Rabalais J.W. Interaction of ion beams with surfaces. Reactions of nitrogen with silicon and its oxides // J. Chem. Phys.- 1978,- Vol. 68, №4.- P. 1778-1784.

292. Tersoff J., Hamann D.R. Theory of the scanning tunneling microscope // Phys. Rev. В.- 1984.-Vol. 31, №2.-P. 805-813.

293. Thomas R.N., Francombe M.H. A LEED study of the homoepitaxial growth of thick silicon films // Appl. Phys. Lett.- 1967.- Vol. 11, №3.- P. 108-110.

294. Tochihara H., Amakusa Т., Iwatsuki M. Low-temperature scanning tunneling microscopy observations of the Si(001) surface with a low surface-defect density // Phys. Rev. В.- 1994.- Vol. 50, №16.- P. 12262-12265.

295. Tomitori M., Sugata K., Okuyama G., Kimata H. Reproducibility of scanning tunneling spectroscopy of Si(l 11)7x7 using a build-up tip//Surf. Sci 1996-Vol. 355.-P. 21-30.

296. Tromp R.M., Van Loenen E.J., Iwami M., Saris F.W. On the structure of the laser irradiated Si(l 1 l)-(lxl) surface//Sol. State Commun.- 1982,-Vol. 44, №6,-P. 971-974.

297. Tromp R.M., Hamers R.J., Demuth J.E. Atomic and electronic contribution to Si(lll)-(7x7) scanning-tunneling microscopy images//Phys. Rev. В.- 1986• Vol. 34,-P. 1388-1391.

298. Tromp R.M. Spectroscopy with the scanning tunneling microscope: a critical ' review//J. Phys.: Cond. Matt- 1989.-Vol. l.-P. 10211-10228.

299. Tromp R.M., Denier van der Gon A.W., Reuter M.C. Surface stress as a driving force for interfacial mixing // Phys. Rev. Lett.- 1992.- Vol. 68, №15.- P. 23132316.

300. Tromp R.M. Surface stress and interface formation//Phys. Rev. B- 1993-Vol. 47, №12.-P. 7125-7127.

301. Tromp R. M., Michely T. Atomic-layer titration of surface reactions // Nature1995.-Vol. 373.- P. 499-501.

302. Uda Т., Terakura К. Structure model for type-C defect on the Si(OOl) surface // Phys. Rev. В.- 1996.- Vol. 53, №11.- P. 6999-7001.

303. Uhrberg R.I.G., Northrup J.E., Biegelsen D.K., Bringans R.D., Swartz L.E. Atomic structure of the metastable c(4x4) reconstruction Si(100) // Phys. Rev. В.- 1992.-Vol. 46, №16,-P. 10251-10256.

304. Ukraintsev V.A., Dohnalek Z, Yates J.T. Electronic characterization of defect sites on Si(001)-(2xl) by STM // Surf. Sci.- 1997.- Vol. 338.- P. 132-140.

305. Ukraintsev V.A., Yates J.T. The role of nickel in Si(001) roughening // Surf. Sci.- 1996.- Vol. 346.- P. 31-39.

306. Utsugi Y., Yamanaka S., Nagamura T. Spectroscopy of Si vacancies formed with a scanning tunneling microscope//Appl. Phys. A-2001 -Vol.72-P. S213-S216.

307. Vasco E., Polop C., Rodrfguez-Canas E. Aggregation mechanisms in the adsorption of metals on Si(l 11)7x7 // Phys. Rev. В.-2003.-Vol. 67, №23.-P. 235412 (10).

308. Venables J.A., Spiller G.D.T., Hanbucken M. Nucleation and growth of thin films // Rep. Prog. Phys.- 1984.- Vol. 47.- P. 399-459.

309. Vitali L., Leisenberger F.P., Ramsey M.G., Netzer F.P. Thallium overlayers on Si(lll): structures of a "new" group III element //J. Vac. Sci. Technol. A1999.-Vol. 17, №4.-P. 1676-1682.

310. Vitali L., Ramsey M.G., Netzer F.P. Nanodot formation on the Si(lll)-(7x7) surface by adatom trapping//Phys. Rev. Lett.- 1999.-Vol. 83, №2.-P. 316319.

311. Vitali L., Ramsey M.G., Netzer F.P. Rotation epitaxy of a 'soft' metal overlayer on Si(lll) // Surf. Sci.- 2000.- Vol. 452.- P. L281-L286.

312. Vitali L., Ramsey M.G., Netzer F.P. Unusual growth phenomena of group III and group V elements on Si(lll) and Ge(lll) surfaces//Appl. Surf. Sci.-2001.-Vol. 175/176.-P. 146-156.

313. Wada Y., Usui H., Ashikawa M. Substrate temperature measurement during ion implantation // Japan J. Appl. Phys.- 1975.- Vol. 14, №9.-P. 1351-1356.

314. Wan K.J., Lin X.F., Nogami J. Comparison of the 3x1 reconstructions of the Si(lll) surface induced by Li and Ag // Phys.' Rev. В.- 1992,- Vol. 46, №20.-P. 13635-13638.

315. Wang C.Z., Pan B.C., Xiang J.B., Ho K.M. Adatom vacancies on the Si(lll)-(7x7) surface // Surf. Sci.- 1999.- Vol. 436.- P. 697-701.

316. Wang H.-C., Lin R.-F., Wang X. High temperature nitridation structures of the Si(lll)-7x7 surface // Surf. Sci.- 1987.- Vol. 188, №1-2,- P. 199-205.

317. Wang H.-C., Lin R.-F., Wang X. Structural model of Si(100)-c(4x4) // Phys. Rev. В.- 1987.- Vol. 36, №14.- P. 7712-7714.

318. Wang J., Arias T.A., Joannopoulos J.D. Dimer vacancies and dimer-vacansy complexes on the Si(100) surface//Phys. Rev. В.- 1993,-Vol. 47, №16, P. 10497-10508.

319. Wang X.-S., Zhai G„ Yang J., Wang L., Hu Y., Li Z., Tang J.C., Wang X., Fung K.K., Cue N. Nitridation of Si(l 11) // Surf. Sci.- 2001.- Vol. 494.- P. 83-94.

320. Wang Y., Hamers R.J. Boron-induced reconstructions of Si(001) investigated by scanning tunneling microscopy//J. Vac. Sci. Technol. A- 1995-Vol. 13, №3- P. 1431-1437.

321. Wang Y., Hamers R.J., Kaxiras E. Atomic structure and bonding of boron-induced reconstructions on Si(001)//Phys. Rev. Lett.- 1995,-Vol. 74, №3,-P. 403-406.

322. Wang Y., Lai M. Formation of surface magic clusters: a pathway to monodispersed nanostructures on surfaces//J. Phys.: Condens Matter, 2001 -Vol. 13.-P. R589-R618.

323. Wasserfall J., Ranke W. Step topography of Si(001) vicinals, clean and after deposition of As, Sb and Bi // Surf. Sci.- 1995.- Vol. 331/333.- P. 1099-1104.

324. Wolkow R.A. Direct observation of an increase buckled dimers on Si(001) at low temperature // Phys. Rev. Lett.- 1991.- Vol. 68, №17.- P. 2636-2639.

325. Wu C.-L., Hsieh J.-L., Hsueh H.-D., Gwo S. Thermal nitridation of the Si(lll)-(7x7) surface studied by scanning tunneling microscopy and spectroscopy // Phys. Rev. В 2002.- Vol. 65, №4,- P. 045309 (6).

326. Xie Y.H., Wang K.L., Kao Y.C. An investigation on surface conditions for Si molecular beam epitaxial (MBE) growth//J. Vac. Sci. Technol- 1985-Vol. A3, №3- P. 1035-1039.

327. Yamaguchi T. Restricted role of experiments in real space in determination of the Si(l 11)7x7 reconstructed structure//Phys. Rev. В.- 1985.-Vol. 32.-P. 2356-2359.

328. Yan L., Zhang Y., Gao H., Xie S., Pang S. Formation of two dimension Ge cluster superlattice on Si(lll)-(7x7) surface//Surf. Sci.-2002,-Vol. 506.-P. L255-L260.

329. Yao Т., Shinabe S., Yoshimura M. Atomic study of the formation process of Ni silicide on the Si(lll)-7x7 surface with scanning tunneling microscopy// Appl. Surf. Sci.- 1996.-Vol. 104/105.-P. 213-217.

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

331. Yeom H.W., Abukawa Т., Takakuwa Y., Nakamura M., Kimura M., Kakizaki A., Kono S. Initial stage growth and interface formation of AI on Si(001)2xl // Surf. Sci.- 1996.- Vol. 365,- P. 328-336.

332. Yokoyama Т., Takayanagi K. Dimer buckling induced by single-dimer vacancies on the Si(001) surface near 5K//Phys. Rev. В.- 1997.-Vol. 56, №16.-P. 10483-10487.

333. Yoon M., Lin X.F.M., Chizhov I., Mai H., Willis R.F. Self-assembled nanodot arrays on Si(lll)-(7x7) surfaces//Phys. Rev. В.-2001.-Vol. 64, №8.-P. 085321 (5).

334. Yoon M., Willis R.F. Substitution of In for Si adatoms and In-induced charge redistribution of the Si(l 1 l)-(7x7) surface//Surf. Sci.-2002,-Vol. 512, №3,-P. 255-261.

335. Yoshimura M., Takaoka K., Yao Т., Sato Т., Sueyoshi Т., Iwatsuki M. AI induced reconstructions of the Si(lll) surfaces studied by scanning tunneling microscopy // Mat. Res. Soc. Symp. Proc.- 1993.- Vol. 295.- P. 157-160.

336. Yoshimura M., Takaoka K., Yao Т., Sueyoshi Т., Sato Т., Iwatsuki M. Scanning tunneling microscopy observation of Al-induced reconstructions of the Si(lll) surface: growth dynamics//J. Vac. Sci. Technol. В.-1994-Vol. 12, №4-P. 2434-2436.

337. Zavodinsky V.G. First principles study of Al-Si nanosized clusters on Si(100)-2x1 // Surf. Sci.- 2002.- Vol. 516.- P. 203-206.

338. Zegenhagen J., Patel J., Freeland P.E., Chen D.M., Golovchenko J.A., Bedrossian P., Northrup J.E. X-ray standing-wave and tunnelling-microscope location of gallium atoms on a silicon surface // Phys. Rev. В.- 1989 Vol. 39, №2.-P. 1298-1301.

339. Zegenhagen J., Lyman P.F., Bohringer M., Bedzyk M.J. Discommensurate reconstructions of (lll)Si and Ge induced by surface alloying with Cu, Ga and In // Phys. Stat. Sol. (b).- 1997.- Vol. 204, №1,- P. 587-616.

340. Zeindl H.P., Wegehaupt Т., Eisele I., Oppolzer H., Reisinger H., Tempel G., Koch F. Growth and characterization of a delta-function doping layer in Si//Appl. Phys. Lett.- 1987.-Vol. 50, №17.-P. 1164-1166.

341. Zhang R, Ivay D.G. Preparation of. sharp polycrystalline tungsten tips for scanning tunneling microscopy imaging // J. Vac. Sci. Technol. В.- 1996.-Vol. 14.-P. 1-10.

342. Zhang Y.P., Yan L., Xie S.S., Pang S.J., Gao H.-J. Self-assembled growth of ordered Ge nanoclusters on Si(lll)-(7x7) surface // Surf. Sci.- 2002,- Vol. 497.-P. L60-L64.

343. Zhang Y.P., Yang L., Lai Y.H., Xu G.Q., Wang X.S. Formation of ordered two-dimensional nanoclusters of Cu on the Si(lll)-(7x7) surface//Surf. Sci-2003.- Vol. 531,- P. L378-L382.

344. Zhang Z., Kulakov M.A., Bullemer B. New features of C-type defects on the Si(100) surface observed by scanning tunnelling microscopy//Surf. Sci-1996.- Vol. 369,- P. L131-L135.

345. Zhang Z., Lagally M.G. Atomistic processes in the early stages of thin-film growth // Science.- 1997.- Vol. 276, №1,- P. 377-383.

346. Zhang Z., Wu F., Lagally G. Kinetics, dynamics and mutual interactions of defects on Si(001) // Surf. Rev. Lett.- 1996.- Vol. 3, №3.- P. 1449-1462.

347. Zhu C., Kawazu A., Misawa S., Tsukahara S. Adsorption of AI on Si(100) at high temperature // Phys. Rev. В.- 1999.- Vol. 59, №15.- P. 9760-9763.

348. Zotov A.V., Khramtsova E.A., Ryzhkov S.V., Saranin A.A., Chub A.B., Lifshits V.G. LEED-AES reexamination of the Al/Si(lll) "y-phase"//Surf. Sci.1994,- Vol. 316.- P. L1034-L1038.

349. Zotov A.V., Saranin A.A., Lifshits V.G., Khramtsova E.A. Solid phase epitaxial growth of Si on Si-Sb surface phases for the formation of <5 -doped layers and <5 j<5 i-superlattices // Surf. Sci.- 1990.- Vol. 230.- P. L147-L150.

350. Zotov A.V., Saranin A.A., Ignatovich K.V., Lifshits V.G., Katayama M., Oura K. Si( 100)4x3-In surface phase: identification of silicon substrate atom reconstruction // Surf. Sci.- 1997.- Vol. 391.- P. L1188-L1194.

351. Zotov A.V., Saranin A.A., Lifshits V.G., Ryu J.-T., Kubo O., Tani H., Katayama M., Oura K. Structural model of the Si(100)4x3-In surface phase//Phys. Rev. В.- 1998.-Vol. 57, №19.- P. 12492-12496.