С применением in situ метода сверхвысоковакуумной отражательной электронной микроскопии исследован процесс формирования на поверхности кремния (001) системы концентрических ступеней, разделенных широкими террасами. Показана возможность управления шириной террас с помощью компенсации сублимации внешним потоком атомов. Измерены температурные зависимости критического диаметра террас для зарождения нового вакансионного островка в интервале температур 1 070-1 160 °С в двух направлениях - вдоль и поперек димерных рядов атомов сверхструктуры (1 × 2). Продемонстрировано увеличение критического диаметра с ростом потока атомов. Установлено, что с увеличением температуры анизотропия критического размера уменьшается и при температурах выше 1 125 °С критический размер террасы вдоль и поперек димерных рядов атомов в пределах погрешности совпадает. В рамках атомистической теории зарождения круглого двумерного островка определена кинетика зарождения островков, оценены величины критического зародыша, энергии связи в зародыше и разницы энергий диффузии вдоль и поперек димерных рядов.
The process of forming a system of concentric steps on the silicon (001) surface, separated by wide terraces, has been studied in situ by means of ultrahigh vacuum reflection electron microscopy. The possibility of controlling terraces width by compensating atoms sublimation by an external atoms flux has been shown. The temperature dependences of the critical diameter of the terraces for the nucleation of a new vacancy island have been measured in along and across dimer row of superstructure 1 × 2 direction in the temperature range 1 070-1 160 °C. The increase in the critical diameter with increasing atomic flux has been demonstrated. The anisotropy of a critical terrace size decreases with an increase in temperature independently of deposition flux and the critical size of the terrace along and across the dimer row coincides with an error accuracy at temperatures above 1 125 °C. The kinetics of vacancy islands nucleation has been determined in the framework atomic nucleation theory, and the values of the critical nucleus, the binding energy in the nucleus and the difference of diffusion energies along and across dimer rows have been estimated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.