Studium růstu 1-D struktur obsahujících atomy kovů III a IV skupiny pomocí STM

Student: Michael Kučera
Vedoucí: Doc. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.
Stav práce: obhájená

Abstrakt:

Kovy III a IV skupiny vytvářejí na zrekonstruovaném povrchu křemíku Si(100)2×1 jednorozměrné atomární řetízky, které narůstají kolmo na dimerové řady křemíkových atomů povrchové rekonstrukce. Řetízky jsou také tvořeny dimery orientovanými ve směru řetízku. Elektronová struktura řetízků tvořených atomy stejného prvku nemá kovový charakter, spektroskopická měření ukazují existenci zakázaného pásu. Předpokládá se, že dimery tvořené atomy kovů s rozdílným počtem elektronů změní elektronovou strukturu řetízku – objeví se kovová vodivost.
Téma práce se opírá o dosud získané experimentální a teoretické výsledky při studiu růstu kovů na křemíku pomocí STM ve skupině tenkých vrstev. Nově se zaměřuje na studium vzniku „kombinovaných“ dimerů během současné depozice dvou různých kovů a podmínek pro růst řetízků obsahujících smíšené dimery. Pro experimentální studium bude využita technika rastrovací tunelové mikroskopie v režimu „in-vivo“ – přímé sledování růstu během depozice.

Cíle práce:
• Zvládnutí experimentálních technik STM pro studium povrchových struktur a procesů v ultravakuových p odmínkách.
• Příprava povrchu Si(001)2×1 a jeho analýza pomocí STM
• Příprava vypařovala pro současnou depozici dvou kovů pod hrot STM (jeden z kovů: In. Al, Ga v kombinaci s Sn)
• Studium adsorpce atomů kovu na povrchu, povrchové difuse a růst dimerových řádků především přímým pozorováním růstu během depozice kovu – STM in-vivo.

Práce je součástí programu zaměřeného na studium růstu uspořádaných struktur kovů na površích křemíku pomocí STM experimentů a kinetických Monte Carlo simulací růstu. Pro experimenty jsou určeny dvě ultravakuové experimentální komory vybavené STM systémy. Student má možnost tvůrčího uplatnění v širokém spektru aktivit (modifikace a příprava experimentů, měřících a řídicích systémů STM, programového vybavení pro řízení experimentů, sběr dat či zpracování obrazové informace) – podle zájmu. O absolventy magisterského studia se znalostmi techniky STM se v současnosti zajímá řada českých i zahraničních laboratoří. Dané téma může být dále rozvinuto v rámci doktorského studia. Podrobnější informace nejlépe osobně.

Obrázek řetízků In na povrchu Si(001)2×1 s atomárním rozlišením získaný pomocí STM. Lze rozeznat křemíkové atomy tvořící na povrchu dimerové řádky. Řady křemíkových dimerů tvoří rastr s krokem ≈0.8 nm. Obrázek vpravo ukazuje dimery atomů kovu III skupiny a jejich navázání na volné vazby atomů Si v dimerech.

Literatura:
[1] Venables J. A.: Surfaces and Thin Film Processes, Cambridge Univ. Press Cambridge 2000
[2] Bai Ch., Scanning Tunneling Microscopy and its Application, Springer Series in Surf.Sci. 32, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, N.Y., 1992.
[3] Články v odborných časopisech doporučené vedoucím práce.