Si表面上生長(zhǎng)的Pb島及Si表面形態(tài)的研究.pdf

1、人們發(fā)現(xiàn)在分子束外延實(shí)驗(yàn)中,Pb原子在Si(111)表面上可以生長(zhǎng)出形狀非常規(guī)則的Pb島,在一些稱為"幻數(shù)高度"的值,島特別穩(wěn)定.類似的情況在其他系統(tǒng)也相繼被發(fā)現(xiàn).形成這種高度自組織Pb島的驅(qū)動(dòng)力到底是什么,成為一個(gè)重要的理論研究課題.當(dāng)金屬納米顆粒中電子的de Brolglie波長(zhǎng)已經(jīng)可以和它的大小相比時(shí),量子限制效應(yīng)(QSE)就會(huì)出現(xiàn).人們普遍認(rèn)為這種島的生長(zhǎng)機(jī)制和QSE有密切關(guān)系,但是具體的形成原因還沒(méi)有定論,理論還處于探索的狀態(tài)

2、.第一章主要研究了在Pb/Si(111)-(7×7)和(√3×√3)表面上Pb島的穩(wěn)定高度.在繼承以前電子生長(zhǎng)理論的基礎(chǔ)上,提出一種新的效應(yīng)—自由電子簡(jiǎn)并壓強(qiáng)效應(yīng).考慮這種新的效應(yīng),初步的計(jì)算結(jié)果成功地解釋了這兩種不同島的最穩(wěn)定的高度.結(jié)合Pb/Si(111)-(7×7)島的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這種效應(yīng)可以定性解釋所有的穩(wěn)定高度,這表明這種效應(yīng)在Pb島生長(zhǎng)中的重要性.第二章研究了島的大小,實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn),在不同的Pb/Si(111)表面上生長(zhǎng)的島

3、的大小也不同,而且在島長(zhǎng)高的過(guò)程中,它的大小基本保持不變.因?yàn)閸u的大小比它的高度大十倍左右(~10nm),以前的計(jì)算基本上把Pb島處理為一個(gè)兩維問(wèn)題.但是這種觀點(diǎn)是不合適的,事實(shí)上,島的大小作為一個(gè)維度,對(duì)于決定島內(nèi)電子的能級(jí)結(jié)構(gòu)非常重要,從而影響島的穩(wěn)定高度.該章利用彈性力學(xué)的方法計(jì)算了界面處的彈性能,結(jié)合電容效應(yīng)得到了決定島的大小的公式.由于缺少必要的參數(shù),還不能使用這個(gè)公式直接計(jì)算島的大小,但是可以利用這個(gè)公式定性的解釋其他的一些

4、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.該章最后給出一個(gè)島之間的一種相互作用.在分子束外延生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中,都是假定襯底表面是均勻光滑的,但是真實(shí)的晶體表面是有臺(tái)階結(jié)構(gòu)的.臺(tái)階結(jié)構(gòu)直接影響表面發(fā)生的物理化學(xué)過(guò)程,理論上這種臺(tái)階結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是低維分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)的實(shí)現(xiàn).第三章首先簡(jiǎn)單的介紹了重整化群方法,然后講述一個(gè)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的模型,它的重整化群方程的不動(dòng)點(diǎn)可以用來(lái)區(qū)分不同的Si表面的臺(tái)階結(jié)構(gòu).然后介紹臺(tái)階的自發(fā)形成機(jī)制.最后使用SSH模型詳細(xì)的研究了臺(tái)階的形成能和臺(tái)階之間的相互作用