[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)