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锰的硅化物薄膜在Si(100)-21表面生长的STM研究

李玮聪 邹志强 王丹 石高明

锰的硅化物薄膜在Si(100)-21表面生长的STM研究

李玮聪, 邹志强, 王丹, 石高明
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  • 锰的硅化物在微电子器件、自旋电子学器件等领域具有良好的应用前景, 了解锰的硅化物薄膜在硅表面的生长规律是其走向实际应用的关键步骤之一. 本文采用分子束外延方法在Si(100)-21表面沉积了约4个原子层的锰薄膜, 并利用超高真空扫描隧道显微镜研究了该薄膜与硅衬底之间在250750℃范围内的固相反应情况. 室温下沉积在硅衬底表面的锰原子与衬底不发生反应, 薄膜由无序的锰团簇构成; 当退火温度高于290℃时, 锰原子与衬底开始发生反应, 生成外形不规则的枝晶状锰硅化物和富锰的三维小岛; 325℃时, 衬底上开始形成平板状的MnSi小岛; 525℃时, 枝晶状锰硅化物完全消失, 出现平板状的MnSi1.7大岛; 高于600℃时, 富锰的三维小岛和平板状的MnSi小岛全部消失, 仅剩下平板状的MnSi1.7大岛. 这些结果说明退火温度决定了薄膜的形态和结构. 在大约600℃退火时岛的尺寸随着退火时间的延长而逐渐增大, 表明岛的生长遵从扩散限制的Ostwald熟化机理.
      通信作者: 邹志强, zqzou@sjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61176017) 和上海市教育委员会科研创新项目(批准号:12ZZ025) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-03-02
  • 修回日期:  2011-06-03
  • 刊出日期:  2012-03-05

锰的硅化物薄膜在Si(100)-21表面生长的STM研究

  • 1. 上海交通大学分析测试中心, 上海 200240;
  • 2. 上海交通大学物理系, 上海 200240
  • 通信作者: 邹志强, zqzou@sjtu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61176017) 和上海市教育委员会科研创新项目(批准号:12ZZ025) 资助的课题.

摘要: 锰的硅化物在微电子器件、自旋电子学器件等领域具有良好的应用前景, 了解锰的硅化物薄膜在硅表面的生长规律是其走向实际应用的关键步骤之一. 本文采用分子束外延方法在Si(100)-21表面沉积了约4个原子层的锰薄膜, 并利用超高真空扫描隧道显微镜研究了该薄膜与硅衬底之间在250750℃范围内的固相反应情况. 室温下沉积在硅衬底表面的锰原子与衬底不发生反应, 薄膜由无序的锰团簇构成; 当退火温度高于290℃时, 锰原子与衬底开始发生反应, 生成外形不规则的枝晶状锰硅化物和富锰的三维小岛; 325℃时, 衬底上开始形成平板状的MnSi小岛; 525℃时, 枝晶状锰硅化物完全消失, 出现平板状的MnSi1.7大岛; 高于600℃时, 富锰的三维小岛和平板状的MnSi小岛全部消失, 仅剩下平板状的MnSi1.7大岛. 这些结果说明退火温度决定了薄膜的形态和结构. 在大约600℃退火时岛的尺寸随着退火时间的延长而逐渐增大, 表明岛的生长遵从扩散限制的Ostwald熟化机理.

English Abstract

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