Size of small Si and Ge clusters on Si(111) and Ge(111) surfaces

Si(111), Ge(111)表面上のSi, Ge微小クラスター

朝岡 秀人  ; Cherepanov, V.*; Voigtlnder, B.*

Asaoka, Hidehito; Cherepanov, V.*; Voigtlnder, B.*

Si(111)表面上でのSi, Geの成長初期過程に現れる微小クラスターは、その存在範囲を77単位格子内に限定され配置されるため、ナノ物質創製の観点から注目されている。しかしながらそのクラスターに内在する原子数の測定はSTM探針先端の形状に左右されるため過大に評価される傾向があり、これまで体系的な評価がなされなかった。そこでわれわれは内在する原子数をSTMで観察されるサイズによらない評価法を用いた。表面構造,元素の違いによるクラスターサイズの影響を評価するためにSi(111)-77表面のほか、Si(111)面上にGeエピタキシャル成長させたウエッティングレーヤGe(111)-55表面,高さ10bilayer程の3Dアイランド上に現れるGe(111)-77表面を使用した。Si(111)-77表面のSi, Geそれぞれのクラスター内には平均8.3個,7.5個の原子が存在し、元素の違いによる大きな差が存在しない。またGe(111)77単位格子に対しておよそ半分の面積であるGe(111)-55単位格子内の原子数はGe(111)77表面上と比較しほぼ半数になっており、クラスター範囲を限定する表面単位格子に大きく影響されていると考えられる。

We determined the average size of small Si and Ge clusters conned to one half of a (77) or (55) unit cell of a Si or Ge(111) surface. The size of Si and Ge clusters conned to a Si(111)-(77) half unit cell was determined to be 8.31 atoms and 7.51 atoms, respectively for a growth temperature of 400 K. This is the same value within the error and shows, that the material of the clusters is less important for the cluster size. On the Ge surface it was found that the reconstruction unit cell is important for the cluster size. On the (55) reconstructed Ge(111) surface the Si clusters have a smaller size of 4.71 atoms compared to 8.21 atoms for Si clusters on the Ge(111)-(77) surface.