利用低温扫描隧道显微镜研究硅中的单个砷掺杂原子
介观与纳米尺度物理
2013-07-29 v1
摘要
我们在 77 K 温度下，利用扫描隧道显微镜和谱学研究了氢终止 Si(001) 样品中的亚表面砷掺杂剂。我们观察到多种与掺杂剂相关的特征，这些特征可分为两类，我们称之为 As1 和 As2。在占据态成像时，As1 特征表现为叠加在硅表面形貌上的各向异性凸起，其最大强度沿特定的晶体学取向分布。在空态图像中，所有特征均表现出长程圆形凸起。这些图像与埋藏掺杂剂的情况一致：在填充态成像时处于电中性 (D0) 电荷态，但在空态条件下成像时通过静电电离变为正电荷 (D+)，这与之前在 GaAs 中受主的观察结果相似。密度泛函理论 (DFT) 计算预测，样品第三层中的砷掺杂剂会诱导两个位于导带底稍下方的状态，这些状态与表面结构杂化，形成的特征具有与我们 STM 图像一致的表面对称性。As2 特征具有令人惊讶的特性：在填充态图像中表现为凸起，而在空态图像中表现为各向同性凹陷，表明它们在所有偏压下均带负电。我们讨论了该特征的可能起源。
引用
@article{arxiv.1307.6890,
title = {Investigating individual arsenic dopant atoms in silicon using low-temperature scanning tunnelling microscopy},
author = {Kitiphat Sinthiptharakoon and Steven R. Schofield and Philipp Studer and Veronika Brázdová and Cyrus F. Hirjibehedin and David R. Bowler and Neil J. Curson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.6890},
year = {2013}
}