掺杂 Si(111)(2√3×2√3)R30°-Sn 界面的原子与电子结构
介观与纳米尺度物理
2018-05-09 v3
摘要
空穴掺杂的 Si(111)(2√3×2√3)R30°-Sn 界面在 100 K 以下表现出对称性破缺的绝缘体-绝缘体相变，该相变似乎由电子隧穿进入空的表面态能带所触发。在电子掺杂体系中未观察到此类相变。为阐明该现象的本质与驱动力，必须解析该界面的结构。本文报道一项广泛的实验与理论研究，包括扫描隧道显微镜与谱学（STM/STS）、动力学低能电子衍射（LEED）分析以及密度泛函理论（DFT）计算，以阐明该界面的结构。我们考虑了六种不同结构模型，其中三种此前已被提出，并得出结论：仅有其中两种能够解释大部分实验数据。其一为 Tornevik 等人 [C. Tornevik et al., Phys. Rev. B 44, 13144 (1991)] 提出的模型，总 Sn 覆盖度为 14/12 单原子层（ML）。另一种为本文引入的总 Sn 覆盖度为 13/12 ML 的“修正三聚体模型”。这两种模型仅基于 DFT 或 LEED 极难区分，但 STS 数据明确指向 Törnevik 模型为所考虑模型中最可行的候选。STS 数据还就电子注入驱动的相变以及价带空穴在此过程中的关键作用提供了额外见解。类似过程可能发生于其他金属/半导体界面，只要其为非金属且可被掺杂。这或可开辟一条通向制备具有潜在非常有趣且理想电子性质的新型表面相的新途径。
引用
@article{arxiv.1711.00451,
title = {Atomic and electronic structure of doped Si(111)(2root3x2root3)R30(degrees)-Sn interfaces},
author = {Seho Yi and Fangfei Ming and Ying-Tzu Huang and Tyler S. Smith and Xiyou Peng and Weisong Tu and Daniel Mulugeta and Renee D. Diehl and Paul C. Snijders and Jun-Hyung Cho and Hanno H. Weitering},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.00451},
year = {2018}
}