Атомные структуры поверхностей полупроводниковых кристаллов, определенные с помощью ДМЭ

Как уже отмечалось выше, поверхностные атомы находятся в иных усло­виях по сравнению с объемными. Это должно изменить структуру поверхности, причем наибольшую перестройку будут испытывать кристаллы с направленной связью.

Перестройка поверхности приводит к появлению добавочных рефлексов в дифракционной картине. Так, от поверхности кремния (111) наблюдаются рефлексы дробного порядка, расположенные на расстояниях в 7 раз меньших, чем рефлексы, характеризующие объемную решетку. Это свидетельствует о наличии сверхструктуры с периодом, в 7 раз большим, чем период объемной решетки.

В настоящее время поверхностные сверхструктуры обнаружены для ряда полупроводниковых кристаллов. Двухмерные структуры, наблюдаемые при помощи ДМЭ на поверхностях полупроводников Si, Ge и GaAs, приведены в таблице 6.1.

Многообразие поверхностных структур для этих материалов, полученных разными авторами, можно, по-видимому, объяснить различным состоянием исследуемых поверхностей.

Так, например, Томас и Франкомбе провели ряд экспериментов, исходя из результатов которых, они утверждают, что сверхструктура Si(111)-7 свойственна примесным, а структура Si(111)-1 – атомарно-чистым поверхностям. Их доказательства состоят в следующем: 1) сверхструктура (7´7) возникла на высокочистом кремнии только после отжига при 1200 °С, а на примесном кремнии сверхструктура (7´7) появилась при низких температурах; 2) при низких температурах гомоэпитаксии, когда диффузия примесей на поверхность сквозь пленку маловероятна, наблюдается структура (1´1), а выше 800 °С регистрируется сверхструктура (7´7).

Таблица 6.1.