Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Anabilim Dalı

Adsorption and growth on Si(001) surface

Si(001) yüzeyinde tutunma ve büyüme

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 153337 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

ABSTRACT ADSORPTION AND GROWTH ON Si(OOl) SURFACE Shaltaf, Riad Ph. D., Department of Physics Supervisor: Prof. Dr. Şinasi Ellialtıoğlu April 2004, 108 pages The (001) surface of silicon has been the topic of our study in this thesis. The clean surface, an-adatom or submonolayer adsorption on the surface, the mono layer adsorption and its stability conditions as well as growth simulation on the surface were investigated using the state of the art techniques. We have used ab initio density functional calculations based on norm-conserving pseudopotentials to investigate the Mg adsorption on the Si(001) surface for 1/4, 1/2 and 1 monolayer (ML) coverages. For both 1/4 and 1/2 ML coverages it has been found that the most favorable site for the Mg adsorption is the cave site between two dimer rows consistent with recent experiments. For the 1 ML mcoverage (2 Mg atoms per 2x1 unit cell)we have found that the most preferable configuration is when both Mg atoms on 2x1 reconstruction occupy the two shal low sites. We have found that the minimum energy configurations for 1/4 ML coverage is a 2x2 reconstruction while for the 1/2 and 1 ML coverages they are 2x1. Same method was also used to investigate the surface stress and energetics of the clean-, Sb-adsorbed-, and Sb-interdiffused-Si(OOl) surface. It is found that interdiffusion of Sb into deeper layers of Si(OOl) leads to a more isotropic surface stress but corresponds to a higher total energy configuration. As a result of competition between stress relief and energy gain, the surface with all the Sb atoms adsorbed on top of Si(OOl) surface layer is predicted to have a less ordered geometry and roughness in z-direction. We have repeated the similar calculations on the Ge(OOl) surface for comparison. Finally using empirical molecular dynamics method, we have investigated the crystalline growth of silicon on Si (001) as a function of substrate temperature and incident particle energy. Our results show that the increase of substrate temperature enhances the crystallinity in the film grown on the Si(001) surface, on the other hand, the crystalline growth can be enhanced at low temperature by using higher incidence energy. Keywords: Silicon, Germanium, Magnesium, Antimony, adsorption, energy bands, crystal growth, ab-initio, first-principles, molecular dynamics simulation, Stillinger- Weber potential iv

Summary:

oz Si(OOl) yüzeyinde tutunma ve buyume Shaltaf, Riad Doktora, Fizik Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Şinasi Ellialtıoğlu Nisan 2004, 108 sayfa Bu tezde çalışma konumuzu silicon (001) yüzeyi oluşturmuştur. Temiz yüzey, yüzeyde ek-atom veya katman-altı ve tek-katman eklenmesi, tek-katman kaplı yüzeyde kararlılık koşulları ile yüzeyde kristal büyütmenin bezetişimi en son yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Si(001) yüzeyinde 1/4, 1/2 ve 1 katmanlık Mg tutunmasını incelemek için norm-koruyan potansiyelimsilere dayanan ilk-ilke yoğunluk fonksiyonel hesapları yapılmıştır. Bunlardan 1/4 ve 1/2 katmanlı kapla maların herikisi için de Mg atomunun tutunduğu en öncelikli yerin dirner-sıraları arasında bulunan "mağara" tipi konum olduğu deneylerle de uyumlu olarak bu lunmuştur. Tek-katman kaplandığında (2x1 birim hücre içinde 2 Mg atomu) ençok tercih edilen yerleşim biçiminin, heriki Mg atomunun da 2 x 1 yapılanmasında bulunan iki "sığ" konumu işgal etmeleri ile elde edildiği görülmüştür. En düşük enerji konfigürasyonları olarak 1/4 katmanlı kaplamada 2x2 yapılanması, 1/2 ve 1 katmanlı kaplamalarda ise 2 X 1 yapılanması bulunmuştur. Aynı yöntem, temiz-, Sb-tutunmuş-, ve Sb-nüfuz etmiş Si(OOl) yüzeylerinin enerjetik ve yüzey stres yapısının incelenmesinde kullanılmıştır. Sb'un Si(OOl) yüzeyinden daha derin katmanlara nüfuz etmesi sonucu yüzey stresinin daha izotropikleştiği ancak daha yüksek toplam enerjiye ulaşıldığı görülmüştür. Stres boşalması ve enerji artımı arasındaki rekabetin sonucunda tüm Sb atomlarının S i (001) yüzey katmanı üzerinde tutundukları böyle bir yüzeyin az-düzenli bir ge ometriye ve z-yönünde bir pürüzlülüğe sahip olması öngörülmektedir. Karşılaştırma yapmak gayesiyle Ge(001) yüzeyi için de benzer hesaplar tekrar lanmıştır. Son olarak ampirik moleküler dinamik yöntemi kullanılarak Si(001) alttaşı üzerine silikon büyütülmesi, alttaş sıcaklığı ve atomların geliş enerjisi cinsinden incelenmiştir. Sonuçlar, büyütülen filmin buhurluğunun alttaş sıcaklığı ile, ve diğer taraftan, düşük sıcaklıkta ise yüksek geliş enerjisi ile arttığım göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Silikon, Germanyum, Magnesyum, Antimon, Yüzerme, en erji bandı, kristal büyütme, ab-initio, ilk-ilke, moleküler dinamik benzetişimi, Stillinger- Weber potansiyeli vı