[PDF]
http://dx.doi.org/10.3952/lithjphys.47412
Open access article / Atviros prieigos straipsnis
Lith. J. Phys. 47, 471–474 (2007)
ADSORPTION ENERGY CALCULATIONS
FOR Al ATOM ON STEPPED SILICON SURFACE
E. Žąsinas, J.V. Vaitkus, and V. Pažūsis
Institute of Materials Science and Applied Research, Vilnius
University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania
E-mail: ernestas.zasinas@ff.vu.lt
Received 10 September 2007; revised
27 September 2007; accepted 21 November 2007
We have computed adsorption
(binding) energy of Al atom over the various points of the stepped
Si(332) surface and have built potential energy map as seen by Al
adatom over the surface. The binding energy of adatom was found to
be the largest over two broad regions in the middle of terrace and
having the values of –5.66 eV and –5.42 eV. Such broad potential
minima form two valleys where the adatom may diffuse along the
terrace overcoming energy barriers of 0.2 eV. Meanwhile, the
activation energy needed for the adatom to diffuse from one
terrace to another is 2.14 eV. It is expected that Al adatoms
diffuse along these valleys during epitaxial growth before slowing
down and attaching themselves to the terrace steps. In the
vicinity of terrace step the adsorption energy calculated taking
into account additional relaxation of surface Si atoms due to
interaction with Al adatom has the value of –5.67 eV. Calculations
of the relaxation of the stepped Si(332) surface and of adsorption
energies of Al adatom were performed in the framework of density
functional theory.
Keywords: energy band gap adsorption,
vicinal surface, surface diffusion
PACS: 68.43.-h, 68.35.Bs, 68.35.Fx
ALIUMINIO ATOMO ADSORBCIJOS ANT
LAIPTUOTO SILICIO PAVIRŠIAUS ENERGIJOS APSKAIČIAVIMAS
E. Žąsinas, J.V. Vaitkus, V. Pažūsis
Vilniaus universiteto Medžiagotyros ir taikomųjų mokslų
institutas, Vilnius, Lietuva
Pasitelkus tankio funkcionalo teoriją
apskaičiuota aliuminio atomo adsorbcijos (ryšio) energija virš
įvairių laiptuoto kristalinio silicio paviršiaus Si(332) vietų. Iš
gautų energijos verčių sudarytas dvimatis paviršiaus žemėlapis,
vaizduojantis potencinį lauką, kuriame juda Al atomas,
sąveikaujantis su kristalo paviršiumi. Didžiausia ryšio energija
(–5,66 ir –5,42 eV) buvo gauta, kai atomas yra plačiose srityse
terasos viduryje. Čia susidaro potencinės energijos slėniai,
kuriuose epitaksinis atomas gali difunduoti išilgai terasos,
įveikdamas 0,2 eV aukščio energijos barjerus. Tuo tarpu
aktyvacijos energija, būtina atomui peršokti nuo vieno terasos
laiptelio ant kito, yra 2,14 eV dydžio. Vykstant epitaksinio
auginimo procesui Al atomai difunduoja išilgai terasų, kol
praranda kinetinę energiją ir prilimpa prie terasos laiptelio.
Įskaičius paviršiaus silicio atomų relaksaciją dėl sąveikos su Al
atomu, ryšio energijos vertė šioje vietoje yra –5,67 eV.
References / Nuorodos
[1] J.L. Batstone and C. Heyzelden, Solid State Phenom. 37–38,
257 (1994),
http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.37-38.257
[2] J. Vaitkus, R. Baubinas, E. Gaubas, V. Kazlauskiene, J.
Miskinis, A. Mazeikis, J. Sinius, E. Zasinas, and A. Zindulis,
Microelectron. J. 30, 335 (1999),
http://dx.doi.org/10.1016/S0026-2692(98)00131-1
[3] M. Bockstedte, A. Kley, J. Neugebauer, and M. Scheffler, Comput.
Phys. Commun. 107, 187 (1997),
http://dx.doi.org/10.1016/S0010-4655(97)00117-3
[4] D.M. Ceperley and B.J. Alder, Phys. Rev. Lett. 45, 567
(1980),
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.45.566
[5] G.B. Bachelet, D.R. Hamman, and M. Schluter, Phys. Rev. B 23,
5048 (1980)