应变与表面重构对 Ge(111) 表面 Ge 原子长程扩散的影响

我们通过第一性原理计算研究了表面重构与应变对吸附 Ge 原子在 Ge$(111)\textrm{-}5\times5$ 与 Ge$(111)\textrm{-}7\times7$ 表面扩散的影响。我们给出了稳定吸附位点、其能量、扩散路径及相应的激活势垒。我们证明决定性的迁移路径位于表面结构的角孔附近，并且它们与吸附 Ge 原子和表面二聚体（在 $5\times5$ 或 $7\times7$ 结构内）之间形成弱键有关。结果表明，$5\times5$ 与 $7\times7$ 重构 Ge$(111)$ 表面上的 Ge 扩散速率应相近。相反，受压应变 Ge$(111)$ 表面上的扩散势垒显著高于无应变表面，从而解释了先前的实验结果。在 $5\times5$ 与 $7\times7$ 重构表面上可比较的扩散速率由这些结构相同的局域原子排布所解释。应变表面上迁移势垒的升高由表面压缩时二聚体键的增强以及吸附 Ge 与二聚体原子间键的减弱所解释。