Введение к работе
Актуальность темы
Мпогослойные тонкие пленки представляют большой интерес для микроэлектронной технологии. Электрические свойства таких пленок во многом зависит от физических процессов, протекающих на границе раздела или же па поверхности пленки. По этой причине в физике твердого тела все больше внимания уделяется поверхностным
тропикн, химической технологии. Поверхность - двумерная система и закономерности на ней отличны от объемных.
Большинство физических характеристик поверхностей определяется их структурой и электронным строением. Поэтому представляется важным исследование электронной структуры поверхностей (чистых и с адсорбированными атомами) в зависимости от кристаллографической ориентации грани.
На чистых гранях твердых тел происходят структурные фазовые переходы, приводящие к изменению исходной симметриии новерхно-:ти. Адсорбированные атомы на поверхности приводят к значительному изменению электроппого поверхностного спектра, которые при определенных условиях могут являться причиной реконструкции по-іерхности или ее подавления. По этим причинам интересно было 5ы установление взаисмосвязи между особенностями электронных юверхностных спектров (ЭПС) и неустойчивостью поверхности от-юсительно реконструкции.
Исследование электронной структуры вследствие нарушения пери->дичностии требует больших процедур.
Стандартные процедуры диагонализации матриц Гамильтониана требуют все больше затрат машинного времени с увеличением числа іазисньїх векторов. Это не позволяет более точно определить фи-ические свойства изучаемой системы, а также ограничивает число
атомов, моделирующих поведение системы. Талсим образом, разработка эффективного и быстродействующего метода диагонализациЕ матриц высокого порядка представляет большой интерес. Цели и задачи исследования.
-
Разработка эффективной и последователной схемы для определения электронной структуры поверхностей твердых тел в рамках метода псевдопотенциалов.
-
Разработка нового метода, позволяющего сократить потребность в оперативной памяти и найти низколежащие энергетичесж уровни для матрицы гамильтониана в случае включения в базис большого числа плоских волн.
-
Исследование влияния адсорбированных металлических слоев на электронную и кристаллическую структуру поверхностей кремния п германия, представляющих большой практический и научный интерес.
-
Анализ взаимосвязи между особенностями ЭПС и со структурной перестройкой на поверхности.
-
Изучение влияния температуры на электронный поверхностный спектр.
Научная новизна.
разработан эффективный и последовательный подход для определения электронной структуры поверхностей твердых тел в рамках метода псевдопотенциалов ;
проведен расчет электронной структуры поверхностей ковалентних кристаллов с адсорбированными атомами;
на основе результатов расчетов и анализа экспериментальных данных показано, что структурная перестройка поверхностей исследуемых объектов непосредственно связаны с особенностями дисперсии поверхностных состояний и изменениями электронного спектра
5 при нанесении металлических адатомов;
проведены расчеты по влиянию температурного фактора на структурные фазовые переходы на исследуемых гранях поверхностей твердых тел;
предложен метод диагонализапип матриц высокого порядка, возникающие при нахождении электронной структуры методом псевдо-
пптохтттттэ ттрта*
Практическая значимость работы.
Теоретически рассчитаны электронный спектр поверхностей ковалентних кристаллов (как чистых, так и с адсорбированными атомами), которые уже используются пли же представляют интерес для мпкроэлектронной технологии.
Предложенная методика позволяет найти ниэколежащие собственные значения и вектора матриц высокого порядка, при этом не требуется хранения матрицы порядка N х N в оперативной памяти и число требуемых операций порядка JV2 в отличие от стандартной процедуры.
Разработанный комплекс программ может быть использовал при исследовании широкого спектра систем, включая поверхностные и объемные задачи.
Основные научные положения, выносимые на защиту.
-
Результаты расчетов электронной структуры поверхностей ковалентних кристаллов с адсорбированными атомами.
-
Корреляция между перекрытием по непрямой щели незанятого электронного поверхностного состояния с краем объемной валентной зоной кристалла и неустойчивостью поверхности относительно реконструкции.
3. Методика нахождения низколежащих собственных значений
матриц большой размерности, возникающие при расчете электронных спектров.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены на:
1. Объединенном заседании трех постоянных Всесоюзных семинаров "Дифракционные методы исследования искаженных структур", "Актуальные проблемы прочности" и "Физико - химические проблемы поверхности металлов", г. Череповец, 1988 г.
-
XI Всесоюзной конференции по физике полупрводников, Кишинев, 1988 г.
-
IX Всесоюзном симпозиуме "Электронные процессы на поверхности и в тонких слоях полупроводников", Новосибирск, 1988 г.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации.
Материал диссертации изложен наЛГЗстраницах машинописного текста, содержит. 2> таблиц, 2 $ рисунков, библиография -/у% наименований.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и списка литературы.
