半導體硅重構表面相研究新進展

    Si(111)-7x7重構表面發現于1959年，其原子結構模型完成于1985年，這個7x7重構表面相在1125K通過表面相變回歸為1x1相。現代低能電子顯微鏡（LEEM）的成熟使得實時觀測依賴于時間的表面相變過程成為可能，最典型的應用就是針對Si(111)-7x7重構表面相到高溫1x1相的相變。按通常想象，在相變過程中7x7島衰變率應該只與島當前的面積有關，但是，實驗結果卻不是這樣。自2000年以來的LEEM實驗顯示，7x7納米島的面積衰減呈線性行為，衰減率基本上是由其初始島面積決定的常數。這個問題的解決對于理解這個相變及其動力學現象至關重要。

    中科院物理研究所劉邦貴研究員及其博士生徐野川在系統地分析了大量實驗事實的基礎上，提出用一個相場模型來描述這個半導體重構表面及其相變動力學現象，其模型要點是，相變過程中7x7島衰變時有兩個速度不同的過程，快過程反應7x7重構表面相的基本特征的變化，慢過程描述隨后的大范圍原子馳豫。他們的相場模擬結果與LEEM實驗完全一致，說明該模型抓住了這個相變過程的要點。

    這項研究對Si(111)-7x7重構表面相及其相變動力學現象的研究取得了滿意的結果，這個方法應該可以用于其它半導體重構表面相及其相變研究，主要結果發表在2月8日出版的《物理評論快報》（PhysicalReviewLetters）上。

    這項研究得到了國家自然科學基金委、國家科技部和中國科學院相關項目的支持。