Моделирование атомного и электронного строения твердого смачивающего слоя Fe на Si(001), полученного послойным осаждением
Плюснин Н.И.1, Заводинский B.Г.2, Горкуша О.А.2
1Военная академия связи, Санкт-Петербург, Россия
2Хабаровское отделение Института прикладной математики ДВО РАН, Хабаровск, Россия
Email: nikolayplusnin@gmail.com
Поступила в редакцию: 22 декабря 2023 г.
В окончательной редакции: 22 декабря 2023 г.
Принята к печати: 30 декабря 2023 г.
Выставление онлайн: 14 февраля 2024 г.
Методом квантово-механического моделирования в рамках теории функционала электронной плотности изучена атомная и электронная структура твердого смачивающего слоя (SWL) Fe в процессе его роста при послойном нанесении (монослой за монослоем) на Si(001). Показано, что атомы Fe в SWL занимают промежутки между атомными рядами вдоль димерных цепочек Si(001)-2x1, а рост Fe происходит путем стратификации SWL двумерными (2D) слоями, верхний из которых имеет структуру и состав, соответственно, при толщине: 1-2 ML - (1x1)-FeSi; 3 ML - (2x2)R45o-Fe3Si; 3 ML, 4 ML и 5 ML - (1x1)-Si, (1x1)-FeSi и (2x1)-Fe2Si; и 6-7 ML - (1x1)-Fe. В то же время, начиная с толщины d=2 ML, атомы подложки изменяют свою упаковку на гексагональную (с дефектами упаковки). В электронной структуре все это приводит к гибридизации состояний, изменению формы и положения полос с удалением их от уровня Ферми по энергии, заполнению состояний на этом уровне, и, при 2-3 ML, - нивелированию запрещенной зоны на нём до полного ее исчезновения. Ключевые слова: стратификация, упаковка атомов, плотность электронных состояний, квантово-механическое моделирование.
- J.M. Gallego, R. Miranda. J. Appl. Phys. 69, 3, 1377 (1991)
- Q.-G. Zhu, H. Iwasaki, E.D. Williams, R.L. Park. J. Appl. Phys. 60, 7, 2629 (1986)
- X. Wallart, H.S. Zeng, J.P. Nys, G. Delmai. Appl. Surf. Sci. 56-58, Part 1, 427 (1992)
- M. Fanciulli, S. Degroote, G. Weyer, G. Langouche. Surf. Sci. 377, 529 (1997)
- Y. Ufuktepe, M. Onellion. Solid State Commun. 76, 2, 1919 (1990)
- N.G. Gheorghe, M.A. Husanu, G.A. Lungu, R.M. Costescu, D. Macovei, C.M. Teodorescu. J. Mater. Sci. 47, 4, 1614 (2012)
- F. Sirotti, M. DeSantis, X. Jin, G. Rossi. Appl. Surf. Sci. 65-66, 800 (1993)
- J. Alvarez, A.L. Vazquez de Parga, J.J. Hinarejos, J. de la Figuera, E.G. Michel, C. Ocal, R. Miranda. Phys. Rev. B 47, 23, 16048(R) (1993)
- K. Ruhrnschopf, D. Borgmann, G. Wedler. Thin Solid Films 280, 1-2, 171 (1996)
- F. Zavaliche, W. Wulfhekel, H. Xu, J. Kirschner. J. Appl. Phys. 88, 9, 5289 (2000)
- Z.H. Nazir, C.-K. Lo, M. Hardiman. J. Magn. Magn. Mater. 156, 1-3, 435 (1996)
- W.-T. Tu, C.-H. Wang, Y.-Y. Huang, W.-C. Lin. J. Appl. Phys. 109, 2, 023908 (2011)
- N.I. Plusnin, V.M. Il'iashchenko, S.A. Kitan', S.V. Krylov. J. Phys.: Conf. Ser. 100, 5, 052094 (2008)
- Н.И. Плюснин, В.М. Ильященко, С.А. Китань, С.В. Крылов. Поверхность. Рентген., синхротрон. и нейтрон. исслед. 9, 86 (2009)
- A.M. Maslov, N.I. Plusnin. In: Physics and Technology of Nanostructured Materials IV.Ser.Defect and Diffusion Forum 386 (2018). P. 15-20
- Н.И. Плюснин. ЖТФ 93, 1, 155 (2023). [N.I. Plusnin. Tech. Phys. 93, 1, 146 (2023)]
- В.Г. Заводинский, Н.И. Плюснин, О.А. Горкуша. ЖТФ 94, 1 (2024). В печати
- M. Bockstedte, A. Kley, J. Neugebauer, M. Scheffler. Comp. Phys. Commun. 107, 1-3, 187 (1997)
- P. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev. 136, 3B, B864 (1964)
- W. Kohn, L.J. Sham. Phys. Rev. 140, 4A, A1133 (1965)
- M.L. Cohen, V. Heine. In: Solid State Phys. / Eds H. Ehrenreich, F. Seitz, D. Turnbull. Academic Press, N. Y. (1970). V. 24. P. 38-249
- M. Fuchs, M. Scheffler. Comp. Phys. Commun. 119, 1, 67 (1999)
- A. Grob. J. Computat. Theor. Nanosci. 5, 5, 894 (2008)
- P. Bertoncini, D. Berling, P. Wetzel, A. Mehdaoui, B. Loegel, G. Gewinner, C. Ulhaq-Bouillet, V. Pierron-Bohnes. Surf. Sci. 454-456, 755 (2000)
- P. Bertoncini, P. Wetzel, D. Berling, A. Mehdaoui, B. Loegel, J.C. Peruchetti, G. Gewinner, V. Pierron-Bohnes, J.F. Berar, H. Renevier. Phys. Rev. B 65, 15, 155425 (2002)
- S.-F. Chen, H.-C. Chung, C.-P. Liu. Cryst. Growth. Des. 8, 11, 3885 (2008)
- L.C. Benetti, S.G. Alves, V.C. Zoldan, E. de Almeida Isoppo, C. Campos Pla Cid, Q. Lin, F.D.A. Aarao Reis, G. Zangari, A.A. Pasa. Cryst. Growth. Des. 23, 11, 7958 (2023)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.