半導體硅重構(gòu)表面相研究新進展

    Si(111)-7x7重構(gòu)表面發(fā)現(xiàn)于1959年，其原子結(jié)構(gòu)模型完成于1985年，這個7x7重構(gòu)表面相在1125K通過表面相變回歸為1x1相?，F(xiàn)代低能電子顯微鏡（LEEM）的成熟使得實時觀測依賴于時間的表面相變過程成為可能，最典型的應用就是針對Si(111)-7x7重構(gòu)表面相到高溫1x1相的相變。按通常想象，在相變過程中7x7島衰變率應該只與島當前的面積有關(guān)，但是，實驗結(jié)果卻不是這樣。自2000年以來的LEEM實驗顯示，7x7納米島的面積衰減呈線性行為，衰減率基本上是由其初始島面積決定的常數(shù)。這個問題的解決對于理解這個相變及其動力學現(xiàn)象至關(guān)重要。

    中科院物理研究所劉邦貴研究員及其博士生徐野川在系統(tǒng)地分析了大量實驗事實的基礎(chǔ)上，提出用一個相場模型來描述這個半導體重構(gòu)表面及其相變動力學現(xiàn)象，其模型要點是，相變過程中7x7島衰變時有兩個速度不同的過程，快過程反應7x7重構(gòu)表面相的基本特征的變化，慢過程描述隨后的大范圍原子馳豫。他們的相場模擬結(jié)果與LEEM實驗完全一致，說明該模型抓住了這個相變過程的要點。

    這項研究對Si(111)-7x7重構(gòu)表面相及其相變動力學現(xiàn)象的研究取得了滿意的結(jié)果，這個方法應該可以用于其它半導體重構(gòu)表面相及其相變研究，主要結(jié)果發(fā)表在2月8日出版的《物理評論快報》（PhysicalReviewLetters）上。

    這項研究得到了國家自然科學基金委、國家科技部和中國科學院相關(guān)項目的支持。