Адсорбция Ge на W(100): расчет
Ю.А. Кузнецов, М.Н. Лапушкин
ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.465
Краткое сообщение
Аннотация: Впервые проведен расчет адсорбции атомов германия на поверхности грани (100) вольфрама методом функционала плотности. Подложка вольфрама была выполнена как 2D-слой. 2D-слой W моделировался суперъячейкой W(100) 2×2×2. Расчет электронной плотности состояния и энергии адсорбции атома Ge проводился для трех мест адсорбции атома Ge: в ямочной позиции, в мостиковой позиции между поверхностными атомами W и над поверхностным атомом W. Один атом Ge приходился на 8 поверхностных атомов W. Наиболее предпочтительно адсорбция атома германия в ямочной позиции. Энергия адсорбции составляет значительную величину: 6,38 эВ. Адсорбция атомов Ge приводит к незначительной реконструкции поверхности W: максимальный сдвиг атомов W не превышает 0,15 Å. Валентная зона 2D-слоя W(100) сформирована в основном W 5d электронами, с незначительным вкладом W 6s электронов. Зона Ge образована Ge 4p и Ge 4s электронами.
Ключевые слова: адсорбция, электронная структура, интерфейс, германий, вольфрам
- Кузнецов Юрий Александрович – научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
- Лапушкин Михаил Николаевич – к.ф.-м.н., доцент по специальности, старший научный сотрудник , ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
Ссылка на статью:
Кузнецов, Ю.А. Адсорбция Ge на W(100): расчет / Ю.А. Кузнецов, М.Н. Лапушкин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 465-471. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.465.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Monch, W. On the physics of metal-semiconductor interfaces / W. Monch // Reports on Progress in Physics. 1990. – V. 53. – I. 3. – P. 221-278. DOI: 10.1088/0034-4885/53/3/001.
2. Lu, Y.H. Adsorption structure of germanium on the Ru(0001) surface / Y.H. Lu, Y. Jia, H.J. Zhang et al. // Applied Surface Science. – 2007. – V. 254. – I. 2. – P. 431-435. DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.05.084.
3. Flores, F. On the formation of semiconductor interfaces / F. Flores, C. Tejedor // Journal of Physics C: Solid State Physics. – 1987. – V. 20. – № 2. – P. 145-175. DOI: 10.1088/0022-3719/20/2/001.
4. Rim, Y.S. Interface engineering of metal oxide semiconductors for biosensing applications / Y. S. Rim, H. Chen, B. Zhu et al. // Advance Material Interfaces. – 2017. – V. 4. – I. 10. – Art. № 1700020. – 22 p. DOI: 10.1002/admi.201700020.
5. Музыченко, Д.А. Особенности роста поверхностных структур, вызванных адсорбцией Ge на поверхности Au(111) / Д.А. Музыченко, А.И. Орешкин, С.И. Орешкин и др. // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2017. – Т. 106. – Вып. 4. – С. 201-207. DOI:10.7868/S0370274X17160032.
6. Sawaya, S. Ge deposition on Ag surfaces: dependence of the adsorption characteristics on the surface orientation / S. Sawaya, J. Goniakowski, G. Tréglia // Physical Revew B. – 2000. – V. 61. – I. 12. – P. 8469-8474. DOI: 10.1103/PhysRevB.61.8469.
7. Bosi, M. Germanium: epitaxy and its applications / M. Bosi, G. Attolini // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. – 2010. – V. 56. – I. 3-4. – P. 146-174. DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2010.09.002.
8. Ageev, V.N. Resonances in electron stimulated desorption yield of cesium atoms from germanium monolayercovered tungsten / V.N. Ageev, Yu.A. Kuznetsov, T.E. Madey // Journal of Vacuum Science & Technology A. – 2007. – V. 25. – I. 4. – P. 731-735. DOI: 10.1116/1.2746043.
9. Casanova, R. Direct observation of atomic processes: silicon adatoms on tungsten surfaces / R. Casanova, T.T. Tsong // Thin Solid Films. – 1982. – V. 93. – I. 1–2. – P. 41-66. DOI: 10.1016/0040-6090(82)90090-6.
10. Hashimoto, M. Thermal desorption of silicon from polycrystalline tungsten surfaces / M. Hashimoto, T. Matsushima, K. Azuma, T. Matsui // Surface Science Letters. – 1984. – V. 137. – I. 1. – P. L75-L78. DOI: 10.1016/0167-2584(84)90203-2.
11. Галль, Н.Р. Совместная адсорбция атомов C и Si, Si и S, S и C на поверхности (100) Mo / Н.Р. Галль, Е.В. Рутьков, А.Я. Тонтегоде, М.М. Усуфов // Физика твердого тела. 1996. – Т. 38. – Вып. 8. – С. 2541-2548.
12. Агеев, В.Н. Термодесорбция кремния с текстурированных вольфрамовых лент / В.Н. Агеев, Е.Ю. Афанасьева // Поверхность: Физика, Химия, Механика. – 1987. – №. 7. – С. 30-36.
13. Ageev, V.N. Resonances in electron stimulated desorption yield of cesium atoms from germanium monolayer-covered tungsten / V.N. Ageev, Yu.A. Kuznetsov, T.E. Madey // Journal of Vacuum Science & Technology A. – 2007. – V. 25. – I. 4. – P. 731-735. DOI: 10.1116/1.2746043.
14. Кузнецов, Ю.А. Расчеты электронной структуры 2D-слоев интерметаллида NaAu / Ю.А. Кузнецов, М.Н. Лапушкин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 475-482. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.475.
15. Кузнецов, Ю.А. Расчеты электронной структуры 2D-слоев интерметаллида RbAu / Ю.А. Кузнецов, М.Н. Лапушкин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 450-457. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.450.
16. Giannozzi, P. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials / P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2009. – V. 21. – №. 39. – Art. № 395502. – 19 p. DOI: 10.1088/0953- 8984/21/39/395502.
17. Perdew, J.P. Generalized gradient approximation made simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Physical Review Letters. – 1996. – V. 77. – I. 18. – P. 3865-3868. DOI: 10.1103/physrevlett.77.3865.
18. Troullier, N. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations / N. Troullier, J.L. Martins // Physical Review B. – 1991. – V. 43. – I. 3. – P. 1993-2006. DOI: 10.1103/physrevb.43.1993.
19. Nishihara, S. BURAI 1.3 A GUI of Quantum ESPRESSO / S. Nishihara. – Режим доступа: www.url: https://nisihara.wixsite.com/burai. – 16.06.2023.
20. Lu, Y.H. Adsorption structure of germanium on the Ru(0001) surface / Y.H. Lu, Y. Jia, H.J. Zhang et al. // Applied Surface Science. 2007. – V. 254. – I. 2. – P. 431-435. DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.05.084.
21. Wimmer, E. All-electron local-density theory of alkali-metal bonding on transition-metal surfaces: Cs on W(001) / E. Wimmer, A.J. Freeman, J.R. Hiskes, A. M. Karo // Physical Review B. – 1983. – V. 28. – I. 6. – P. 3074-3091. DOI: 10.1103/PhysRevB.28.3074.
22. Zhu, Y. Ge adsorption on Ag(111): A density-functional theory investigation / Y. Zhu, X.Y. Zhang, S.H. Zhang et al. // Solid State Sciences. – 2012. – V. 14. – I. 10. – P. 1480-1485. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2012.08.021.