Si表面上生長的Pb島及Si表面形態(tài)的研究.pdf

1、人們發(fā)現在分子束外延實驗中,Pb原子在Si(111)表面上可以生長出形狀非常規(guī)則的Pb島,在一些稱為"幻數高度"的值,島特別穩(wěn)定.類似的情況在其他系統(tǒng)也相繼被發(fā)現.形成這種高度自組織Pb島的驅動力到底是什么,成為一個重要的理論研究課題.當金屬納米顆粒中電子的de Brolglie波長已經可以和它的大小相比時,量子限制效應(QSE)就會出現.人們普遍認為這種島的生長機制和QSE有密切關系,但是具體的形成原因還沒有定論,理論還處于探索的狀態(tài)

2、.第一章主要研究了在Pb/Si(111)-(7×7)和(√3×√3)表面上Pb島的穩(wěn)定高度.在繼承以前電子生長理論的基礎上,提出一種新的效應—自由電子簡并壓強效應.考慮這種新的效應,初步的計算結果成功地解釋了這兩種不同島的最穩(wěn)定的高度.結合Pb/Si(111)-(7×7)島的一些實驗結果,這種效應可以定性解釋所有的穩(wěn)定高度,這表明這種效應在Pb島生長中的重要性.第二章研究了島的大小,實驗上發(fā)現,在不同的Pb/Si(111)表面上生長的島

3、的大小也不同,而且在島長高的過程中,它的大小基本保持不變.因為島的大小比它的高度大十倍左右(~10nm),以前的計算基本上把Pb島處理為一個兩維問題.但是這種觀點是不合適的,事實上,島的大小作為一個維度,對于決定島內電子的能級結構非常重要,從而影響島的穩(wěn)定高度.該章利用彈性力學的方法計算了界面處的彈性能,結合電容效應得到了決定島的大小的公式.由于缺少必要的參數,還不能使用這個公式直接計算島的大小,但是可以利用這個公式定性的解釋其他的一些

4、實驗現象.該章最后給出一個島之間的一種相互作用.在分子束外延生長實驗中,都是假定襯底表面是均勻光滑的,但是真實的晶體表面是有臺階結構的.臺階結構直接影響表面發(fā)生的物理化學過程,理論上這種臺階結構可以認為是低維分數統(tǒng)計的實現.第三章首先簡單的介紹了重整化群方法,然后講述一個臺階結構的模型,它的重整化群方程的不動點可以用來區(qū)分不同的Si表面的臺階結構.然后介紹臺階的自發(fā)形成機制.最后使用SSH模型詳細的研究了臺階的形成能和臺階之間的相互作用