Вышедшие номера
Формирование атомной и электронной структуры двумерных слоев Si на CrSi2(0001)
Плюснин Н.И.1, Заводинский В.Г., Горкуша О.А.2
1Институт нанотехнологии микроэлектроники Российской академии наук, Москва, Россия
2Хабаровское отделение Института прикладной математики ДВО РАН, Хабаровск, Россия
Email: plusnin.n@inme-ras.ru
Поступила в редакцию: 15 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 26 мая 2025 г.
Принята к печати: 27 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 21 июня 2025 г.

Проведено квантово-механическое моделирование начальной стадии роста Si на CrSi2(0001). Рост осуществляли, путем порционного нанесения на замороженную при 0 K поверхность CrSi2(0001), неплотного (порциями по 0.3 ML) или плотного (порциями по 1 ML) атомного конденсата Si с последующей его релаксацией под действием квантово-механических сил. Показано, что в первом случае формируются поверхностные фазы Si, состоящие из массива 2D и, затем, 3D кластеров Si c тетраэдрической sp3 связью. А во втором случае, происходит формирование твердофазного смачивающего слоя (ТСС) Si: сначала в виде псевдоморфного, а, затем, менее стабильного - полиморфного (по упаковке) слоя. Псевдоморфный твердофазный смачивающий слой, при этом, повторяет трехслойную упаковку (ABC) атомов в подложке CrSi2(0001), а полиморфный твердофазный смачивающий слой, - кроме упаковки ABC, приобретает, дополнительно, двухслойную упаковку атомов AB. Обнаружено, что, по крайней мере, при 1-3 ML Si в твердофазном смачивающем слое Si на CrSi2(0001) формируется спектр плотности электронных состояний, характерный для металла. Ключевые слова: двумерные фазы, твердофазные смачивающие слои, упаковка атомов, фазовый переход, квантово-механическое моделирование, Si, CrSi2(0001).
  1. N.I. Plyusnin. Condens. Matter Interphases 25, 4, 594 (2023). https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11471
  2. N.I. Plusnin, N.G. Galkin, V.G. Lifshits, A.P. Milenin. Phys. Low-Dim. Struct. (PLDS) 1--2, 55 (1999). https://elibrary.ru/item.asp?id=13307399
  3. Н.И. Плюснин, Н.Г. Галкин, В.Г. Лифшиц, А.П. Миленин. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 16, 6, 22 (2000). http://www.issp.ac.ru/journal/surface/2000/06-2000.htm/ N.I. Plusnin, N.G. Galkin,
  4. S.M. Jeong, T. Kitamura. Jpn. J. Appl. Phys. 46, 9R, 5924 (2007). https://doi.org/10.1143/jjap.46.5924
  5. F.A. Zwanenburg, A.S. Dzurak, A. Morello, M.Y. Simmons, L.C. Hollenberg, G. Klimeck, S. Rogge S.N. Coppersmith, M.A. Eriksson. Rev. Mod. Phys. 85, 3, 961 (2013). https://doi.org/10.1103/revmodphys.85.961
  6. S.O. Mathias, Y. Malozovsky, L. Franklin, D. Bagayoko. J. Mod. Phys. 9, 14, 2457 (2018). https://doi.org/10.4236/jmp.2018.914158
  7. В.Г. Лифшиц, В.Г. Заводинский, Н.И. Плюснин. Поверхность. Физика, химия и механика 3, 82 (1983)
  8. F.Y. Shiau, H.C. Cheng, L.J. Chen. J. Appl. Phys. 59, 8, 2784 (1986). https://doi.org/10.1063/1.336990
  9. A. Rocher, A. Oustry, D.M. Josee, M. Caumont. J. Vac. Sci. Technol. A: Vac. Surf. Films 12, 6, 3018 (1994). https://doi.org/10.1116/1.578930
  10. N.I. Plusnin, N.G. Galkin, V.G. Lifshits, S.A. Lobachev. Surf. Rev. Lett. 2, 4, 439 (1995). https://doi.org/10.1142/s0218625x9500039x
  11. O. Filonenko, A. Mogilatenko, H. Hortenbach, F. Allenstein, G. Beddies, H.J. Hinneberg. J. Cryst. Growth 262, 1--4, 281 (2004). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2003.10.054
  12. В.Г. Заводинский, Н.И. Плюснин, О.А. Горкуша. ЖТФ 94, 2, 231 (2024). https://doi.org/10.61011/JTF.2024.02.57077. 199-23
  13. Н.И. Плюснин, В.Г. Заводинский, О.А. Горкуша. ФТТ 66, 2, 275 (2024). https://doi.org/10.61011/FTT.2024.02.57251.273
  14. X. Gonze, B. Amadon, P.-M. Anglade, J.-M. Beuken, F. Bottin, P. Boulanger, F. Bruneval, D. Caliste, R. Caracas, M. C\^ote, T. Deutsch, L. Genovese, Ph. Ghosez, M. Giantomassi, S. Goedecker, D.R. Hamann, P. Hermet, F. Jollet, G. Jomard, S. Leroux, J.W. Zwanziger. Comput. Phys. Commun. 180, 12, 2582 (2009). https://doi.org/10.1016/j.cpc.2009.07.007
  15. M. Bockstedte, A. Kley, J. Neugebauer, M. Scheffler. Comput. Phys. Commun. 107, 1--3, 187 (1997). https://doi.org/10.1016/S0010-4655(97)00117-3
  16. P. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev. 136, 3B, B864 (1964). https://doi.org/10.1103/PhysRev.136.B864
  17. W. Kohn, L.J. Sham. Phys. Rev. 140, 4A, A1133 (1965). https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
  18. M. Fuchs, M. Scheffler. Comp. Phys. Commun. 119, 1, 67 (1999). http://dx.doi.org/10.1016/S0010-4655(98)00201-X
  19. J.P. Perdew, W. Yue. Phys. Rev. B 33, 12, 8800 (1986). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.33.8800
  20. Н.В. Белов. Структура ионных кристаллов и металлических фаз, Издательство Академии Наук СССР, М. (1947). https://ufn.ru/ru/articles/1947/9/m/
  21. Crystal Lattice Structures: (21 Oct 2004): The CrSi2 (C40) Structure. Интернет ресурс --- https://www.atomic-scale-physics.de/lattice/struk/c40.html