以纳米分辨率探测 SiO$_2$/Si 表面与界面的晶格振动
材料科学
2021-03-16 v2
摘要
单色像差校正电子显微镜的最新进展使得以高能量分辨率和空间分辨率探测晶格振动成为可能。在此，我们使用亚 10 meV 电子能量损失谱研究硅衬底上非晶 SiO（a-SiO）薄膜表面与界面的局域振动性质。我们发现每个光学模分裂为三个子模，即表面模、体模和界面模，可从不同位置测得。纯表面模可在表面附近的真空中测得，纯界面模预期可在界面位置或 Si 中测得，而在 SiO 内部测得的是体模、表面模和界面模的混合信号。体模具有最大的振动能量，表面模能量最低。表面模的能量依赖于厚度，随 SiO 薄膜 z 厚度（平行于快电子束）增加而呈现蓝移，而体模和界面模的振动能量恒定。体模强度随厚度增加线性增大，并在靠近表面和界面处（数纳米内）急剧降为零。表面模在真空中按贝塞尔函数缓慢衰减。我们讨论了所观察到的空间依赖振动行为的机制，并与介电响应理论分析进行了定量比较。我们对振动性质的纳米尺度测量提供了关于表面和界面成键状况的有用信息，从而可能有助于通过表面和界面处理设计更好的硅基电子器件。
引用
@article{arxiv.1809.08615,
title = {Probing lattice vibration at surface and interface of SiO$_2$/Si with nanometer resolution},
author = {Yuehui Li and Mei Wu and Ning Li and Yuanwei Sun and Chenglong Shi and Xuetao Zhu and Jiandong Guo and Dapeng Yu and Peng Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.08615},
year = {2021}
}