제일원리 분자동역학 방법을 이용하여 Si(001) 표면에 NO 분자 흡착을 연구하였다. NO 분자가 Si(001)의 dimer축과 나란히 흡착될 경우에 50K에서도 분해가 일어났다. 이를 에너지 장벽으로 환산해 보면 0.006eV로서 거의 무시해도 좋을 정도이다 만일 NO 분자가 표면에 수직으로 들어오면 이웃에 있는 dimer에 걸쳐서 분해가 일어났다. 이 경우는 에너지 장벽은 0.08eV 정도였으며 여전히 낮은 수준이다. 분해가 된 산소분자는 dimer와 기판 사이의 backbend로 파고들어서 (에너지 장벽 0.007eV) 안정된 구조를 만들었다. 또 dimer에 나란히 흡착된 분자 상태의 경우는 N=Si_3$를 만들기도 하는데 속전자준위분광학(core level spectroscopy) 실험 결과와 일치한다.
Sb가 $\delta$도핑된 Si(110)/SiGe 다중 양자 우물 구조에서 에너지 부준위간 전자 천이에 의한 적외선 흡수 현상을 관찰하였다. Si(110)/SiGe 다중 양자 우물 구조에서는 Si(001)이나 GaAs에서는 불가능한, 수직 입사광에 의한 전자 천이가 가능하다. SiGe 층의 Ge 구성비가 증가하면 적외선 흡수 강도는 감소하고 천이 에너지 증가하는 현상을 보여 Ge 구성비가 흡수 스펙트럼에 큰 영향을 미침을 확인하고 그 원인을 분석하였다. 또한 수직 입사광과 수평 입사광은 서로 다른 과정을 통해 흡수되는데 편광각과 입사각을 변화시킨 실험값과 계산값의 비교를 통해 이를 확인할 수 있었다.
Molecular dynamic simulations on the structural evolution of the Si(001) vicinal surfaces, which are tilted with respect to [100] and [110] directions were performed by using the empirical Tersoff potential. Tersoff potential was implemented at LAMMPS code and confirmed to describe the properties of Si. When the steps are generated along [100] direction, symmetric dimer rows formed with respect to the step edges. On the other hand, when the steps are generated along [110] direction, alternating dimer rows form with respect to the step edges. The configurational differences between the two vicinal surfaces were discussed in terms of the surface diffusion and the possibility of preventing step bunching for the (001) vicinal surface tilted along [100] direction was suggested.
Depositing $CaF_2$[0.6% lattice-mismatch] on the Si(001)-$4^{\circ}$ off surface [composed of a single (001) domain with regularly-arrayed double-layer DB steps and located between (1 1 19) and (1 1 21)] held at $700^{\circ}C$, $CaF_2$ molecules are preferentially adsorbed on the dimers and dissociated to Ca and F atoms. Dissociated Ca atoms form a silicide layer of a $2{\times}3$ structure on the (001) terrace, while F atoms are desorbed from the surface. Once the terrace is covered with a calcium silicide layer, CaF starts to be adsorbed selectively on the steps, as shown in Fig. (a). With $CaF_2$ deposition exceeding 1 ML, the (1 1 17) surface having 1-D $CaF_2$ nanodots are formed as shown in Fig. (b). By the present STM study, it has been clearly disclosed that the calcium silicide interfacial layer is preformed prior to adsorption of $CaF_2$ on vicinal Si(001) surface.
Density functional theory was utilized to investigate the growth of an indium nanowire on a Si (001) buckled surface. A site between the edge of two Si dimers is most favorable when the first In atom is adsorbed on the surface at an adsorption energy level of 2.26 eV. The energy barriers for migration from other sites to the most favorable site are low. When the second In atom is adsorbed next to the first In atom to form an In dimer perpendicular to the Si dimer row, the adsorption energy is the highest among all adsorption sites. The third In atom prefers either of the sites next to the In dimer along the In dimer direction. The fourth In atom exhibited the same tendency showed by the second atom. The second and fourth In adsorption energy levels are higher than the first and third levels as the In atoms consume the third valence electron by forming In dimers. Therefore, the In nanowire grows perpendicular to the Si dimer row on the Si (001) surface, as it satisfies the bonding of the three valence electrons of the In atoms.
HMDS[Si$_{2}$(CH$_{3}$)$_{6}$]단일 선구체를 이용하여 화학증착 방법으로 성장된 3C-SiC/Si(001) 이종접합박막의 특성을 XRD, 라만 스펙트럼 및 투과전자현미경(TEM)등을 이용하여 조사하였으며 시판되고 있는 상용 3C-SiC/Si 시편을 같은 방법으로 분석하여 특성을 비교검토하였다. $C_{3}$H$_{8}$-SiH$_{4}$-H$_{2}$혼합가스를 선구체로 이용하여 5$\mu\textrm{m}$두께로 성장된 상용 3C-SiC/Si 이종접합박막 시료의 XRD스펙트럼에서는 강한 3C-SiC(002)피크 만이 관찰되었으며, 라만 스펙트럼의 LO피크는 970nm$^{-1}$ 정도에서 강하게 나타났다. TEM 관찰 결과 다수의 전위, 쌍정, 적층결함 및 APB와 같은 결정결함들이 3C-SiC/Si 계면 근처에 집중적으로 분포되어 있었으며 성장된 박막은 단결정임을 확인할 수 있었다. 선구체로 HMDS를 사용하여 0.3$\mu\textrm{m}$ 및 2$\mu\textrm{m}$ 두께로 성장시킨 3C-SiC/Si 박막 시료의 XRD 스펙트럼은 다소 완만한 3C-SiC(002) 피크와 함께 3C-SiC(111)피크가 관찰되었으며, TEM으로 확인한 결과 소경각 결정립들이 약 5˚-10˚ 정도 방위차를 가지고 성장하여 기둥구조(columnar structure)를 이루고 있기 때문임을 알 수 있었다. 라만 스펙트럼 분석 결과 박막의 LO 피크가 967-969nm$^{-1}$정도로 다소 낮은 wavenumber쪽으로 이동되어 박막 내에 상당한 응력이 존재함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 HMDS 3C-SiC박막의 특성은 성장 온도가 낮고 박막 성장용 가스로 사용한 HMDS 선구체에서 탄소가 과잉으로 공급되기 때문으로 제안되었다.다.
단일 선구물질인 1, 3 -디실라부탄을 사용하여 고진공 하의 온도 영역 900-$1000^{\circ}C$에서 탄화규소 환충층이 형성된 Si(001) 기질 위에 입방형 탄화규소 박막을 적층 성장시켰다. 얻어진 탄화규소 박막의 화학량론적 비, 양질의 결정성 및 표면형태의 특성을 반사 고에너지 전자 회절, Xtjs 광전자 분광법, X선 회절, Xtjs 극접도, 주사 전자 현미경 및 투과 전자 현미경으로 확인하였다. 이들 결과로부터 단일 선구물질인 1, 3-디실라부탄이 입방구조를 가지는 탄화규소 박막의 적층 성장에 적절한 물질임을 밝혔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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