Введение
1. Структура и свойства двумерных материалов на основе атомов IV группы
2. Формирование силицена на отдельных гранях монокристаллов
3.1 Адсобция кремния на Ag
3.2 Адсобция кремния на Ir (111)
3.3 Адсорбция кремния на Pt (111)
3.4 Адсорбция кремния на Au
3.5 Адсорбция кремния на неметаллических подложках
4. Методика эксперимента
5. Результаты и их обсуждение
Заключение
Список литературы
Размерность является одним из определяющих параметров материала. Одно и то же химическое соединение может проявлять различные свойства в зависимости от его размерности. В 2004 году группе ученых удалось найти способ получения устойчивой двумерной пленки - графена. Графен - это однослойная двумерная аллотропная модификация углерода с гексагональной кристаллической решёткой. Одним из его главных уникальных свойств нулевая эффективная масса квазичастиц, обусловленная линейностью дисперсионной зависимости электронных состояний вблизи уровня Ферми [1-4]. Вследствие этого, а также других полезных свойств (2 типа квантового эффекта Холла, высокий модуль Юнга теплопроводность [5]) графен обладает большим потенциалом применения в качестве элемента будущей наноэлектроники.
Тем не менее, существуют препятствия на пути массового внедрения графена в наноэлектронику Ключевое из них - это отсутствие запрещенной зоны. Также являются проблемами отсутствие высокоэффективных и экономически выгодных методов синтеза и ограниченность в выборе подложек. В связи с этим, одним из приоритетных направлений является поиск нового, графеноподобного двумерного материала с запрещенной зоны и возможностью получения его в промышленных масштабах.
качестве наиболее перспективной рассматривают IV-группу графеноподобных двухмерных материалов. Только совсем недавно начали проводить теоретические и экспериментальные исследования силицена и германена - двумерных аллотропов кремния и германия [6]. Прогнозируется, что электронные свойства и структура силицена и германена будут похожи на свойства и структуру графена, включая линейную дисперсионную зависимость, отражающую характер безмассовых Дираковских фермионов [7].
Кремний широко используется в электронных, оптико-электронных и фотоэлектрических устройств. Силицен, связанный с кремнием в силу своей химической природы, совместим с подобной электроникой. Также можно ожидать, что силицен будет обладать свойствами, полезными для внедрения в различные устройства [8].
Несмотря на интенсивность теоретических исследований электронных и структурных свойств силицена, в настоящее время существует лишь несколько экспериментальных работ, в которых были предприняты попытки его создания. Некоторые из них, преимущественно в которых в качестве подложки использовался металл, были удачные. Однако их количество мало. Поэтому, одной из важнейших задач является поиск методов формирования силицена на других подложках. Этот процесс может быть существенно облегчен, если имеется понимание характера и структуры связей атомов кремния с подложкой. В связи с этим в настоящей работе целью являлось исследование свойств адсорбированного слоя кремния. В качестве подложки была выбрана монокристаллическая поверхность W(110), покрытая монослоем золота. Предполагалось, что это позволит избежать образования силицида.
Целью настоящей работы являлась попытка создания силицена на неисследуемой ранее подложке и анализ свойств получившегося адсорбированного слоя кремния для последующего использования в на других подложках. На основании проделанного эксперимента получены следующие выводы:
Во-первых, слой кремния, адсорбированного на поверхности системы Au(1MC)/W(110) после отжига при Т=2300С, обладает упорядоченной кристаллической структурой, о чем свидетельствует наличие четких рефлексов на картине ДМЭ.
Во-вторых, предположение о том, что монослой золота позволит избежать образования силицида, оказалось неверным. Исследования фотоэлектронной эмиссии с остовного уровня Si 2p показали, что при адсорбции атомов Si часть из них связывается друг с другом ковалентными связями, а другая – вступает во взаимодействие с атомами золота.
В-третьих, наблюдается большая величина химсдвига (~2,7 эВ), что может свидетельствовать о сильном увеличении реакционной способности у монослоя по сравнению с массивным золотом.
И, наконец, изучение электронной структуры валентной зоны системы Si/Au(1MC)/W(110) показало, что при использованном способе формирования системы происходит значительная трансформация электронной структуры. Имеет место размытие особенностей дисперсионных зависимостей, что можно объяснить наличием областей с разнообразной атомной структурой.
Суммируя вышесказанное, можно заключить, что использованная технология не позволила сформировать силицен, однако сделала возможным исследования свойств монослоя кремния на системе Au(1MC)/W(110).
Изучение характера и структуры связей атомов кремния с подложкой важно38 для дальнейшего использования в поиске метода синтеза силицена и использования его в современной наноэлектронике.
Значительным выводом является обнаруженая повышенная реакционная способность монослойной пленки золота, откуда несомненный интерес представляет изучение реакционной способности монослойной пленки других несилицидобразующих металлов (например, Ag). Также стоит отметить, что полученные результаты относятся к системе, имеющей вполне конкретные размеры и важно проследить влияние толщин пленок на свойства систем
