Phase transition of Al ad-dimer on Si(001)-(2x1) surface with annealing process = Si(001)-(2x1) 표면에 Al ad-dimer 의 열처리에 따른 상변화에 관한 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We investigated the atomic structure of Al layer on Si(001)-(2×1) surface using coaxial impact collision ion scattering spectroscopy (CAICISS). At the low coverage with room temperature (RT), it is confirmed that 0.5 monolayer (ML) Al ad-dimers are oriented parallel to the underlying Si dimers at the position of centering valley bridge site.In order to investigate a change of structure of 0.5 ML Al on Si(001) after annealing process, the sample grown up to the coverage of 0.5 ML at RT was annealed at 350°С. After annealing process, we observed that the Al ad-dimers partially changed their orientation from para to ortho with relaxed Si dimer bonds. The para and ortho Al ad-dimers occupy the same adsorption site at the position of centering valley bridge site with a height of (1.02 ± 0.05) Å and (1.86 ± 0.05) Å from the first layer of Si substrate, respectively.With increasing coverage up to 1.0 ML, ortho Al ad-dimers become the new favorable configurations leading toward a para to ortho phase transition at 1 ML coverage. Our results explain the para and ortho Al ad-dimers are coexist on the Si(001) surface with no changed Si dimer at RT. In order to investigate a structure change induced by annealing process, the sample grown up to the coverage of 1.0 ML at RT was annealed at 350°С. After annealing process, we observed that the Al ad-dimers entirely changed their orientation from para to ortho with relaxed Si dimer bonds.Our results provide a new model - coexistence of para and ortho Al ad-dimers – for experimental observations and theoretical calculations

국문 초록 (Abstract)

동축 후방 이온 산란 분광법 (Coaxial Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy : CAICISS)를 이용하여 Si(001)-(21) 표면 위에 흡착된 Al 원자층의 원자 구조를 연구하였다. 작은 덮임 율의 Al 흡착 짝 원자는 상온에서 valley bridge site 의 가운데에 Si 짝 원자의 방향에 평행한 방향성을 가지고 흡착됨을 확인하였다.열처리후의 작은 덮임 율의 Al 흡착 짝 원자의 구조 변화를 연구하기 위해서, 상온에서 작은 덮임 율로 Al 을 흡착 시킨 후 350°С 로 가열하였다. 열처리 후 Al 짝 원자들이 Si 짝 원자의 완화를 동반하며 부분적으로 평행한 방향에서 수직방향으로 변화하는 것을 관찰했다. 여기서 평행하고 수직한 Al 짝 원자는 각각 valley bridge site 의 같은 흡착 공간 중앙에 기판의 첫 번째 층에 대해서 (1.02 ± 0.05) Å 과 (1.86 ± 0.05) Å 의 높이를 가지고 흡착되어있다.덮임 율이 증가함에 따라, 수직한 Al 짝 원자모델이 완화된 Si 짝 원자의 완화를 가지고 평행에서 수직으로 상 변화를 이끄는 새로운 우호적인 모델이 된다. 실험결과는 상온에서는 Si 짝 원자의 변화 없이 평행하고 수직한 Al 짝 원자들이 Si(001) 표면에 공존하고 있음을 설명한다. 열처리에 따른 구조 변화를 보기 위해서, 높은 덮임 율의 기판을 350°С 로 열처리 하였다. 열처리 후 Al 짝 원자들이 Si 짝 원자의 완화를 이끌며 전체적으로 평행에서 수직으로 방향을 바꾸는 현상을 관찰하였다.우리의 이 실험결과는 실험적, 이론적 계산을 위한 새로운 모델 ( 평행과 수직한 Al 짝 원자의 공존) 을 제시하고 있다.