利用超高真空扫描隧道显微镜研究Si(3 3 7)-4×1结构的形成

摘要

利用超高真空扫描隧道显微镜在Si(5512)表面上研究制作一维金属原子线的过程中发现了Si(337)-4×1结构。经研究发现Si(337)-4×1表面是一个非常稳定，非常规则的Si高指数面。重构的Si(337)-4×1表面具有缺陷密度低的优点，Si(337)-4×1表面可能是理想的纳米结构生长和异质外延的模板，能成为自组织生长具有相同尺度的金属纳米线和纳米点的基底。但到目前还没找到常规制作Si(337)-4×1结构的方法，所以找到Si(337)-4×1表面形成的原因，进而能常规制作出Si(337)-4×1表面就具有很大的现实意义。为了找到常规制作Si(337)-4×1结构的方法，从两个方面考虑了其可能性：一个是高温导致的相变，另一个是超高真空室内残留的C元素的污染。由此，对如下4个实验结果进行了分析：高温加热Si(5512)表面、在干净的Si(5512)表面上分别吸附Ge、C2H2、O2的实验。还研究了Si(5512)样品表面的平均面方向与大面积的Si(337)-4×1结构的形成的关系。从Si(5512)-2×1结构到Si(337)-4×1结构的转变需要通过大量原子获得能量后越过能量壁垒并且大面积的移动来实现，而且这种转变与(5512)平面到(113)平面的错位角（misorientation angle）的大小有关，与吸附的C元素无关。

目录

声明

第一章 引 言

1.1 研究目的及意义

1.2 Si(5 5 12)表面结构

1.3 Si(3 3 7)表面结构

第二章 超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）的原理及实验方法

2.1 扫描隧道显微镜的原理及应用

2.2 实验方法及过程

第三章 Si(3 3 7)结构的形成

3.1 高温加热Si(5 5 12)表面时形成的Si(3 3 7)-4×1结构

3.2 在Si(5 5 12)样品表面上吸附Ge时形成的Si(3 3 7)-4×1结构

3.3 大面积的Si(3 3 7)-4×1结构的形成与Si(5 5 12)样品表面的平均面方向的关系

3.4 在Si(5 5 12)样品表面上吸附C2H2气体时形成的Si(3 3 7)-4×1结构

3.5 在Si(5 5 12)样品表面上吸附O2气体时形成的Si(3 3 7)-4×1结构

第四章 结论

参考文献

致谢

附录A:攻读硕士期间发表的文章