Ag/Si低维结构的扫描隧道显微镜研究

【摘要】由于在基础研究和器件应用中的重要地位,Ag/Si体系一直受到人们的关注。对其结构和特性的研究,有助于更好地理解金属/半导体系统的界面性质、结构组成和形成机理等物理问题,建立其原子结构与电子性质之间的联系。通过有效地控制其生长过程和外延结构,可望开发具有更加优越特性的新型的结构体系,开拓其在微纳器件中的应用。为此,本论文在超高真空环境下,采用分子束外延生长方法,在Si(111)表面上制备Ag等材料的低维结构,利用扫描隧道显微镜等表征技术,在原子尺度上研究其结构特性和形成过程,探索Ag/Si有序结构的制备控制方法。首先,我们针对Ag在Si(111)-7×7表面上的初期生长和结构演化进行了研究。实验观察发现,在低覆盖度下,Ag吸附在7×7表面半单胞内形成纳米团簇。通过对不同尺寸团簇的统计分析,掌握了覆盖度增加时团簇的生长变化情况和规律。分析不同扫描偏压下得到的STM图像,发现在较低偏压图像中团簇的亮度较小,有些团簇几乎消失不见,说明其电子态在费米能级附近存在一定的带隙,表现出半导体的性质。在生长过程中略微升高衬底温度,Ag会容易地越过半单胞之间的势垒,在表面上形成尺寸较大的团簇结构。采用室温沉积后在100℃左右的温度下进行快速退火处理,可以获得形状和大小一致的Ag纳米团簇,规则排列在表面上。升高退火温度,表面上会出现(?)×(?)、3×1等不同的重构。此外,我们在硅表面上引入少量Ag并通过适当的退火处理获得平整的合金化表面,研究Ag和Si等材料在其表面上的成核生长过程和结构形态。实验发现,相比于si衬底,Ag和Si在(?)×(?)重构表面上迁移很快,在室温下会集聚形成很大尺寸的三维岛。而在(?)×(?)和7×7共存的表面上沉积少量Ag,可以看到Ag倾向于以单原子或团簇的形式均匀分布在7×7区域,而在(?)×(?)区域中则倾向于扩散到边界上形成纳米颗粒等结构。进一步进行退火处理,吸附原子在表面发生重排,通过精确控制沉积量和退火条件,可以调控不同结构区域比例和结构形态。研究结果为Ag/Si低维结构的可控制备提供了科学数据。
【作者】胡蔚；
【导师】周颖慧；
【作者基本信息】厦门大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】si(111)-7×7；Ag；低维结构；超高真空；扫描隧道显微镜；

【参考文献】
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