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利用UHV-STM研究Si(5 5 12)表面上In-addimer,Si-addimer相邻位置电子态密度的分布

张超  
【摘要】:在Si(5512)表面上研究可控制作一维In原子线的实验中,发现在Si(5512)的dimer-adatom row上与Si-addimer线相邻的位置处的In-addimer上的电子态密度的分布状态在满态的STM图像中显示出非常的高.而在空态的STM图像中却没有发现异常现象.由于该现象很可能意味着原子级二极管的形成.因此对该现象进行了系统的研究.对文献中一维原子线的电子态密度分布,尤其是一维原子线端点处电子态密度的分布现象进行了系统的归纳分析.1.充电对电子态密度有影响.2.温度对电子态密度的影响.3.吸附在表面上的原子的电子态密度分布与基底表面上的原子结构密切相关.4.电子态密度分布与一维原子线上连续排列的悬键个数有关.5.电子态密度与一维原子线上原子的位置密切相关.6.表面缺陷导致电子态密度重新分布.可以得出一个结论:在相邻位置上的悬键处电子态密度是非常容易涨落和重新分布的. 系统分析实验现象:首先,In是三价的元素,吸附到Si表面上形成In-addimer时,每个In原子包含4个类似sp3轨道,其中有三个轨道和邻近的原子形成共价键.剩余一个没有结合的空轨道.即没有电子填充的空的悬键.Si是四价的元素,吸附到Si表面形成Si-addimer时,每个Si原子包含的4个类似sp3轨道,其中有三个轨道和邻近的原子形成共价键,剩余一个轨道内有一个电子存在.即存在一个电子的悬键.因此,空态STM像中In-addimer的亮度高于Si-addimer.满态STM像中,通常情况下所以In-addimer的亮度似乎应该低于Si-addimer实际观察到的是In-addimer原子链的中心部分与Si-addimer链比较确实是暗的,但是In-addimer与Si-addimer相邻位置上In-addimer处的亮度比Si-addimer更亮.由于悬键上电子态密度非常容易涨落和重新分布.所以在Si悬键上的电子很容易移动到In的空的悬键中去,导致该位置In-addimer悬键的费米能级升高,因此对隧道电流有贡献的电子态密度增加.最终该部分的满态STM图像显现端点位置非常亮.我们观察到的这个现象看起来是N型半导体内电子向P型半导体的空穴中扩散的微观过程.


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