Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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O: Oberflächenphysik

O 10: Epitaxie und Wachstum (I)

O 10.2: Vortrag

Montag, 22. März 1999, 16:30–16:45, S2

Diffusion und Einbau von Ge- und Si-Adatomen auf As–terminiertem Si(111): ein Vergleich — •Kurt Schroeder und Stefan Blügel — Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum Jülich, D-52425 Jülich

Wir haben mit dem in unserer Arbeitsgruppe entwickelten ab initio Molekulardynamikprogramm im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie mit weichen Pseudopotentialen in einer 3 × 3 Superzelle die Gleichgewichtslagen, die Diffusionswege und die Barrieren sowie die Reaktionspfade und die Energiebarrieren für den Einbau von isolierten Adatomen auf der As–terminierten Si(111) Oberfläche berechnet. Für die Bestimmung der Wege und der Sattelpunkte benutzen wir Zwangsbedingungen, mit deren Hilfe auch Energien von Nicht–Gleichgewichts–Konfigurationen berechnet werden können. Wir finden gleiche Energiebarrieren für Diffusion und Einbau von Si-Adatomen und eine sehr viel höhere Barriere für den Einbau von Ge-Adatomen. Als Konsequenz ergeben sich stark unterschiedliche Diffusionsszenarien für die beiden Spezies: (i) Si-Adatome machen nur wenige Diffusionssprünge vor dem Einbau in die As-Schicht [K.Schroeder et al., Phys. Rev. Lett. 80, 2873, 1998]. Für sie trifft das Bild von Voigtländer et al. [Phys.Rev. B 51, 7583 (1995)] mit kurzen Diffusionswegen und homogener Inselnukleation auf den Terrassen zu. (ii) Ge-Adatome diffundieren oberhalb von Raumtemperatur über mehr als 1000 Gitterkonstanten, d.h. sie können an Stufen eingebaut werden. Für sie gilt eventuell das Bild von Kandel und Kaxiras [Phys. Rev. Lett. 75, 2742 (1995)], die Inselnukleation auf den Terrassen wegen Passivierung der Stufenkanten annehmen.