在Si(111)-(7×7)表面自组织生长二维Ge团簇超晶格

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下亚单层Ge在Si(111)(7×7)表面上的自组织生长.通过控制Ge的沉积量,在Si(111)(7×7)表面上自组织生长成一种具有六重对称性的二维Ge团簇超晶格.构成超晶格的Ge团簇均位于(7×7)亚单胞的位置上,而且它们的形状和大小基本保持一致.文中对这种自组织结构的形成机理进行了讨论     

在Si（111）—（7×7）表面自组织生长二维Ge团簇超晶格

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下亚单层Ge在Si(111)-(7×7)表面上的自组织生长.通过控制Ge的沉积量,在Si(111)-(7×7)表面上自组织生长成一种具有六重对称性的二维Ge团簇超晶格.构成超晶格的Ge团簇均位于(7×7)亚单胞的位置上,而且它们的形状和大小基本保持一致.文中对这种自组织结构的形成机理进行了讨论.     

Ge在Si(111)7×7表面的选择性吸附

利用超高真空扫描隧道显微镜研究了室温条件下Ge在Si(111)7×7表面上初期吸附过程.在Ge所形成团簇中存在一个临界核.这些Ge团簇的吸附中心总是在三个增原子所围成的区域中.它们的电子结构具有类似半导体的性质,即其局域态密度在远离费米面的能级处很大,而在费米面附近的能级处非常小. 关键词： 扫描隧道显微镜 Si(111)7×7表面 Ge团簇     

Si(111)-(7×7)表面上Ge量子点的自组织生长

用扫描隧道显微镜研究了Si(111)(7×7)表面上Ge量子点的自组织生长.室温下用固相外延法在硅基底上沉积亚单层的Ge,然后在适当的温度下退火可以聚集形成有序的Ge量子点.由于Ge在Si(111)(7×7)表面选择性的吸附而形成有序的Ge量子点. 关键词： 锗 硅 扫描隧道显微镜 自组织生长     

超高真空原子尺度Aux/Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布测量

原子尺度表面吸附Au原子的物理化学性质对研究纳米器件的制备以及表面催化等起着非常重要的作用.利用调频开尔文探针力显微镜研究了室温下Au在Si(111)-(7×7)表面吸附的电荷分布的特性.首先,利用自制超高真空开尔文探针力显微镜成功得到了原子尺度Au在Si(111)-(7×7)不同吸附位的表面形貌与局域接触电势差(LCPD);其次,通过原子间力谱与电势差分析了Au/Si(111)-(7×7)特定原子位置的原子特性,实现了原子识别;并通过结合差分电荷密度计算解释了Au/Si(111)-(7×7)表面间电荷转移与Au的吸附特性.结果显示,Au原子吸附有单原子和团簇形式.其中,Au团簇以6个原子为一组呈六边形结构吸附于Si(111)-(7×7)的层错半单胞内的3个中心原子位;单个Au原子吸附于非层错半单胞的中心顶戴原子位;同时通过电势差测量得知单个Au原子和Au团簇失去电子呈正电特性.表面差分电荷密度结果显示金在吸附过程中发生电荷转移,失去部分电荷,使得吸附原子位置上的功函数局部减少.在短程力、局域接触势能差和差分电荷密度发生变化的距离范围内,获得了理论和实验之间的合理一致性.     

Si(111)-(7×7)衬底上合成有序的IV族金属铅团簇阵列

文章作者在Si(111)(7×7)衬底上合成出位于同一主族的Pb的全同纳米团簇有序阵列.有趣的是,当衬底温度相对于最佳的生长温度范围发生微小的偏离时,Pb纳米团簇很容易转变为其他结构的团簇.结合实验结果和第一性原理总能量计算,文章作者揭示了几种Pb团簇的原子结构.这些结构都是以表面Pb和Si原子互换导致的混合模型为中心的衍生结构.Pb/Si(111)体系的这种边缘性质为研究表面幻数团簇的合成、分解等动力学过程提供了重要信息.     

Ge/Pb/Si(111)生长中Ge原子沿团簇边缘扩散的三维Monte-Carlo模拟

用动态Monte-Carlo方法对Ge在单层表面活性剂Pb覆盖的Si(111)表面上沿团簇边缘扩散进行三维模拟.重点讨论Ge原子是否沿团簇边缘扩散,沿边缘扩散时的最大扩散步数及最近邻原子数对三维生长的影响,并计算薄膜表面粗糙度研究三维生长模式.模拟表明Ge沿团簇边缘扩散的行为对薄膜生长模式的影响很大,同时讨论了ES势对三维生长模式的影响.     

扫描隧道显微镜分辨能力的研究:对Si(111)-(7×7)表面的观察

用超高真空扫描隧道显微镜首次同时清晰地分辨出Si(111) (7×7)表面每个元胞中的 12个顶戴原子和 6个静止原子,这 6个静止原子的亮度与无层错半元胞内中心顶戴原子的亮度基本相同. 第一性原理计算图像和STM实验结果完全符合,针尖的尺度小于 7 时,可以完全同时分辨出Si(111) (7×7)表面的静止原子.     

Ge/Si(113)-(2×2)表面:自间隙原子引起的结构特征

基于对Ge在Si(113)上外延生长的扫描隧道显微学观察和第一性原理总能量和能带的计算 ,作者确定了Ge/Si(113) (2× 2 )表面的结构 .它是由沿 [1- 10 ]方向的反键增原子列和倾斜五聚体列交替排列而成 .其中五聚体的形成是由于处于亚表面的自间隙原子的作用 .这一发现说明自间隙原子的存在是 (113)取向表面的固有属性     

SimCn(m+n≤7)团簇的密度泛函研究

使用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对SimCn(m+n≤7)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构. 并对最稳定结构的平均结合能(Eb),二阶能量差分(Δ2E)和能隙(Eg)等进行了理论研究. 结果表明,随着原子个数的增加,SiC二元团簇的结构由线性转变为平面,再转变为三维立体结构,原子数小于5时,除Si5和Si4C外其他所有的团簇都是平面结构;随着C原子增加,SimCn(m+n≤7)团簇的平均单点能不断增加,说明富C簇要比富Si稳定,对Sin团簇掺杂C原子可以提高团簇的稳定性;Cn,SiCn和Si2Cn团簇表现出明显的"奇-偶"振荡和"幻数"效应,Si2C,Si3C, Si5C,SiC2,Si3C2,Si4C2和SiC4团簇比其他团簇更稳定.     

Ge( SiO2)n团簇结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对Ge(SiO2)n(n=1～7)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明,Ge(SiO2)n的最低能量结构是在(SiO2)n端位O原子以及近邻端位O原子的Si原子上吸附一个Ge原子优化得到;随着锗原子数的增加,增加的锗原子易与原来的锗原子形成锗团簇.掺杂锗原子后团簇的能隙比(SiO2)n团簇的能隙小,当多个Ge原子掺杂到(SiO2)3团簇时,其能隙随着Ge原子个数的增加出现了振荡,Gem(SiO2)3的能隙从可见光区到近红外光区变化.二阶能量差分、分裂能表明Ge(SiO2)2和Ge(SiO2)5团簇是稳定的.     

Na_mSi_(7-m)(m≤6)团簇的结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311 G(d)水平上,对NamSi7-m(m≤6)团簇的最低能量结构和电子性质进行了研究.结果表明:m≤4时,团簇的稳定结构倾向于Na原子附着在带负电的Si7-m结构的不同位置上,Na原子成分较多时(m≥4)混合团簇的稳定几何结构发生较大的变化,且团簇中Nam的结构与单一的Nam团簇的稳定结构不同;自然电荷布居分析表明,电荷从Na原子转移到Si原子;随着Na原子成分的增加,团簇越来越容易失去电子,且团簇的稳定性也随之减弱;随着m的增加能隙出现振荡,其中Na5Si2的能隙最小,化学活性最强,Na2Si5的能隙最大,化学活性最弱.     

Ge(112)-(4×1)-In表面重构的原子结构

用扫描隧道显微镜(STM)研究了亚单层In原子引起的Ge(112)-(4×1)-In表面重构.结合随偏压极性不同而显著不同的STM图象和相应的“原子图象”,为这个重构提出了一个原子结构模型,供进一步研究参考.其中,In原子的吸附位置与它在Si(112)表面的吸附位置一致,但与Al原子和Ga原子在Si(112)表面的吸附位置不同.这个吸附位置的不同主要是由In原子较长的共价键键长引起的 关键词： 表面结构 In Ge 扫描隧道显微镜(STM)     

室温超高真空环境原子尺度Au/Si(111)-(7×7)不定域吸附的局域接触势能差测量技术

利用自制超高真空非接触调频开尔文探针力显微镜系统地研究了Au/Si(111)-(7×7)的结构和局域接触势能差.?虽然扫描隧道显微镜已被广泛应用于原子尺度金属吸附半导体表面的研究,?但仅局限在观测金属和半导体表面.?开尔文探针力显微镜允许在原子尺度利用局域接触势能差直接测量各类平整表面不同位置的电荷,?而成为更方便、更...     

Ge(SiO2)n团簇结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对Ge(SiO2)n (n = 1—7)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算。 结果表明,Ge(SiO2)n的最低能量结构是在(SiO2)n端位O原子以及近邻端位O原子的Si原子上吸附一个Ge原子优化得到;随着锗原子数的增加,增加的锗原子易与原来的锗原子形成锗团簇。掺杂锗原子后团簇的能隙比(SiO2)n团簇的能隙小,当多个Ge原子掺杂到(SiO2)3团簇时,其能隙随着Ge原子个数的增加出现了振荡,Gem(SiO2)3的能隙从可见光区到近红外光区变化。二阶能量差分、分裂能表明Ge(SiO2)2和Ge(SiO2)5团簇是稳定的。     

应变(Ge)5/(Si)5超晶格的光学增益

本文采用具有驰豫展宽的半导体激光器密度矩阵理论计算了(Ge)5/(Si)5超晶格的线性光增益和异质结激光器的国值电流密度,从理论上定量地比较了(Ge)5/(Si)5超晶格和GaAs体材料的线性光增益和阈值电流密度。     

Formation and local electronic structure of Ge clusters on Si（111）-7×7 surfaces

We report the formation and local electronic structure of Ge clusters on the Si(111)-7$\times $7 surface studied by using variable temperature scanning tunnelling microscopy (VT-STM) and low-temperature scanning tunnelling spectroscopy (STS). Atom-resolved STM images reveal that the Ge atoms are prone to forming clusters with 1.0~nm in diameter for coverage up to 0.12~ML. Such Ge clusters preferentially nucleate at the centre of the faulted-half unit cells, leading to the `dark sites' of Si centre adatoms from the surrounding three unfaulted-half unit cells in filled-state images. Bias-dependent STM images show the charge transfer from the neighbouring Si adatoms to Ge clusters. Low-temperature STS of the Ge clusters reveals that there is a band gap on the Ge cluster and the large voltage threshold is about 0.9~V.     

用RHEED强度振荡锁相外延控制Ge/Si超晶格的生长

观察了Ge,Ge/Si交替外延时的反射式高能电子衍射(RHEED)强度振荡现象,并由此研究了Si(100)和Si(111)衬底上分子束外延Ge,Ge/Si超薄叠层的生长行为和生长特性。利用RHEED强度振荡,锁相控制生长了Ge(2ML)/Si(2ML),Ge(4ML)/Si(4ML)超薄超晶格。 关键词：     

C60分子在Si（111）-7×7表面分子束外延生长的STM研究

在超高真空中采用分子束外延(molecular beam epitaxial)技术进行C₆₀分子在硅（111）-7×7表面的生长,并利用扫描隧道显微镜进行原位研究.室温下,相对于无层错半胞（unfaulted half unit cell）,C₆₀更易于吸附在有层错半胞（faulted half unit cell）.表面台阶处的电子悬挂键密度最高,通过控制温度和时间进行退火处理后,C₆₀分子会向着台阶的方向扩散并聚集.测量分子在不同吸附位 关键词： 60分子')" href="#">C₆₀分子 分子束外延 Si(111)-7×7 超高真空扫描隧道显微镜     

(SiC)n(n=1-5)团簇的结构与性质的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G*基组水平上对(SiC)n(n=1-5)团簇各种可能的构型进行了几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构。并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性等进行了理论研究。结果表明：(SiC)n团簇形成碳原子骨架,而硅原子生长在碳原子骨架上;在Si和C相互作用形成团簇的过程中,Si原子向C原子有电荷转移,团簇中原子间相互作用呈现共价型;SiC、(SiC)5团簇有相对较高的动力学稳定性;团簇稳定结构的IR最强振动主要是C-Si键的伸缩振动,Raman较强振动均来自C-C键的伸缩振动。