Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

The Korean Vacuum Society (한국진공학회)
권호 표지

Homoepitaxial Growth Mode of $Si(5\;5\;12)-2\times1$ Confirmed by Scanning Tunneling Microscope (STH)

주사터널링현미경(STM) 기법으로 확인된 $Si(5\;5\;12)-2\times1$ 호모에피텍시 성장 방법

  • Kim Hidong (Department of Physics, Chonbuk National University) ;
  • Cho Yumi (Department of Physics, Chonbuk National University) ;
  • Seo Jae M. (Department of Physics, Chonbuk National University)
  • 김희동 (전북대학교 물리기술학과) ;
  • 조유미 (전북대학교 물리기술학과) ;
  • 서재명 (전북대학교 물리기술학과)
  • Published : 2006.01.01
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Abstract

The homoepitaxy of Si(5 5 12) at $495^{\circ}C$ has been studied by Scanning Tunneling Microscopy under ultrahigh vacuum. A Si-dimer is the basic building-block and preferentially adsorbs on a unique site, that is, the Si-dimer/adatom site at the (337) and the (225) subsections within the Si(5 5 12) unit cell. The Si(5 5 12) unit cell is faceted to $3\times(337)$ subsections filled with Si-addimers and $1\times(113)$ subsection. In this step the tetramer at the other (337) section within the unit cell is transformed to a dimer/adatom site which can accept Si-dimers. Each (337) section is faceted to $1\times(112)\;and\;1\times(113)$, and then finally the unit cell of Si(5 5 12) is faceted to $3\tiems(112)\;and\;4\times(113)$ and forms the facet of effective height, $2.34{\AA}$. In this step, mutual transformation between the honeycomb chain and the dimer/adatom occurs. Finally, the valley between (112) and (113) facets is filled. If once the last step is completed, the uniform and planar Si(5 5 12) terrace is recovered. From the present study, therefore, it can be concluded that the homoepitaxy on Si(5 5 12) is periodically achieved and such growth mode is quite unique since faceting of the substrate-unit-cell plays a critical role for controlling uniformity of the overlayer.

초고진공 아래에서 주사터널링현미경을 이용해서 $495^{\circ}C$의 Si(5 5 12) 기판에 호모에피텍시를 시도하여 층상성장의 미세한 과정을 연구하였다 최초에는 Si Dimer가 기본블록이 되어 Si(5 5 12) 단위세포 내 (337)과 (225) 부분의 Si Dimer/Adatom 자리에 우선적으로 흡착하여 Si(5 5 12) 단위세포는 Si addimer로 채워진 $3\times(337)$ 세부 부분과 $1\times(113)$ 세부 부분으로 변한다. 이 과정 중 Si(5 5 12) 단위세포 내 또 다른 (337)에 있는 Tetramer는 Si Dimer를 흡착할 수 있는 Dimer/Adatom 자리로 변환한다 추가적인 Si 흡착으로 각각의 (337) 부분은 (112)과 (113)으로 나뉘어, 마침내 Si(5 5 12) 단위세포는 $3\times(112)\;와\; 4\times(113)$의 패싯들로 바뀐다. 이 단계에서 벌집사슬형과 Dimer/Adatom의 1차원 구조의 상호 변환이 선택적으로 일어난다. 기판의 단위세포 주기를 가지는 패싯의 높이는 2.34 효까지 성장하며, 끝으로 이 패싯 사이의 골짜기가 채워진다. 마지막 단계가 끝나면 균일하고 평평한 Si(5 5 12) 테라스가 복원된다. 본 연구로부터 Si(5 5 12) 호모에피텍시가 단위세포 당 28 개의 Si 원자가 흡착됨으로써 주기적으로 이루어지고, 기판 단위세포 내에서 패시팅이 균일한 오버레이어 필름 두께를 유도하는 데에 결정적 역할을 한다는 점에서 그 성장 방식이 독특하다고 할 수 있다.

Keywords

References

  1. B. Voigtl,nder, Surf. Sci. Rep. 43, 127 (2001) https://doi.org/10.1016/S0167-5729(01)00012-7
  2. A. A. Baski, K. M. Saoud, and K. M. Jones, Appl. Surf. Sci. 182, 216 (2001) https://doi.org/10.1016/S0169-4332(01)00412-3
  3. A. A. Baski, S. C. Erwin, and L. J. Whitman, Science 269, 1556 (1995) https://doi.org/10.1126/science.269.5230.1556
  4. W. Ranke and Y. R. Xing, Surf. Sci. 381, 1 (1997) https://doi.org/10.1016/S0039-6028(97)00064-2
  5. J. Liu, M. Takeguchi, H. Yasuda, and K. Furuya, J. Cryst. Growth 237, 188 (2002) https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)01874-7
  6. S. Jeong, H. Jeong, S. Cho, and J. M. Seo, Surf. Sci. 557, 183 (2004) https://doi.org/10.1016/j.susc.2004.03.040
  7. A. A. Baski, S. C. Erwin, and L. J. Whitman, Surf. Sci. 423, L265 (1999) https://doi.org/10.1016/S0039-6028(99)00005-9
  8. S. C. Erwin, A. A. Baski, L. J. Whitman, and R. E. Rudd, Phys. Rev. Lett. 83, 1818 (1999) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1818
  9. K. Yoo, S. J. Tang, P. T. Sprunger, I. Benito, J. Ortega, F. Flores, P. C. Snijders, M. C. Demeter, and H. H. Weitering, Surf. Sci. 514, 100 (2002) https://doi.org/10.1016/S0039-6028(02)01614-X
  10. A. A. Baski and L. J. Whitman, J. Vac. Sci. Technol. B 14, 992 (1995) https://doi.org/10.1116/1.589191