Abstract
We have investigated the atomic and electronic structures of Cu-adsorbed Si(100)-2$\times$1 surface, by using LEED and UPS. In the UPS spectra, the weak structures (peaks) related to Cu silicide appeared for low coverages less than 1.3 ML at room temperature, and the intensity of Cu 3d band rapidly increased with respect to Cu coverages. The Cu silicide peaks become clear after Cu deposition at room temperature followed by high temperature annealing ($\geq 300^{\circ}C$) or for Cu deposited surface at the substrate temperature of $400^{\circ}C$. On the other hand, these structures disappeared by annealing at $750^{\circ}C$. At very low coverage, a surface state near Fermi level $(E_F)$ was observed at $400^{\circ}C$. According to the rigid band model, it seems to be originated from the surface empty state occupied partially with Cu 4s electron. In the LEED patterns, no Cu-induced superstructure observed for RT-depositions and post annealing, while there were several surface structures which depend on substrate temperatures and coverages. we observed the clean surface 2$\times$1+2$\times$2 phase for 1.5 ML at $400^{\circ}C$, the clean surface 2$\times$1+5$\times$1 phase for 0.5 ML at $450^{\circ}C$ and the clean surface 2$\times$1+2$\times$2+5$\times$2+5$\times$5+10$\times$2 mixed phases for 3 ML at $450^{\circ}C$.
Cu가 흡착된 Si(100)2$\times$1 표면의 원자구조와 전자구조를 연구하기 위해 기판온도와 증착량을 변화시키면서 각 조건에 대해서 LEED 패턴과 수직방향($\theta e=0^{\circ}$)UPS스펙트럼을 분석했다. UPS스펙트럼들에는 상온증착했을 때 1.3ML 이하 증착량에서 실리사이드와 관련 된 전자구조가 약하게 나타났고, 증착량을 증가시킴에 따라 Cu 3d 밴드의 세기가 급격히 증가하였다. 실리사이드 형성을 나타내는 전자구조는 상온증착 후 $300^{\circ}C$이상 열처리 하거나 기판온도 $400^{\circ}C$에서 증착했을 때 더욱 뚜렷이 구분되어 관찰 되었다. 이 전자구조들은 실리 사이드의 유리 및 탈착온도인 $750^{\circ}C$로 열처리 했을 때 사라졌다. 특히, 기판온도 $400^{\circ}C$에서 증착하면 낮은 증착량에서는 페르미 준위를 지나는 표면상태 피크가 관측되었다. Rigid band model에 따르면 이 피크는 표면의 비어있는 전자상태(surface empty state)에 Cu의 4s1전자가 채워지면서 생기는 것으로 여겨진다. LEED패턴 관찰에서는 상온증착 및 상온증 착 후 열처리 했을 때 Cu에 의한 초격자상은 관찰되지 않았지만, 기판의 온도를 변화시키면 서 증착하였 때 기판온도에 따라 Cu에 의한 여러 가지 초격자상이 관찰되었다. 즉, $400^{\circ}C$에 서 1.5ML증착하면 청정표면 2$\times$+2$\times$2, $450^{\circ}C$에서 0.5ML증착하면 청정표면 2$\times$+5$\times$1, $450^{\circ}C$ 에서 3ML증착하면 청정표면 2$\times$1+2$\times$2+5$\times$5+10$\times$2등 LEED패턴을 관찰할 수 있었다.
