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Si衬底上生长的MnSi薄膜和MnSi1.7 纳米线的STM和XPS分析

石高明 邹志强 孙立民 李玮聪 刘晓勇

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Si衬底上生长的MnSi薄膜和MnSi1.7 纳米线的STM和XPS分析

石高明, 邹志强, 孙立民, 李玮聪, 刘晓勇

Scanning tunneling mircroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy studies of MnSi film and MnSi1.7 nanowires grown on Si substrates

Shi Gao-Ming, Zou Zhi-Qiang, Sun Li-Min, Li Wei-Cong, Liu Xiao-Yong
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  • 本文采用分子束外延方法制备出MnSi薄膜和MnSi1.7纳米线, 利用扫描隧道显微镜进行观察, 采用X射线光电子能谱仪系统地分析了MnSi薄膜和MnSi1.7纳米线的Mn 2p和Si 2p. 结果表明厚度为 ~0.9 nm的MnSi薄膜表面为√3 × √3重构, MnSi1.7纳米线长500—1500 nm, 宽16—18 nm, 高 ~ 3 nm. MnSi薄膜的Mn 2p1/2和Mn2p3/2峰位与MnSi1.7纳米线相同, 均分别为649.7 eV和638.7 eV. 结合能在640—645 eV和 ~653.8 eV处的锰氧化合物的Mn 2p3/2和Mn 2p1/2 峰证明在短暂暴露于空气中后MnSi薄膜和MnSi1.7纳米线表面有氧化层形成. 两种锰硅化合物Si 2p谱中向低结合能方向的化学位移表明随着锰硅化合物的形成, Si的化学环境发生了变化.
    Manganese silicides are promising industrial materials in optoelectronics and microelectronics fields. The study of electronic structures of manganese silicide film and nanowires is essential for a deeper understanding of their properties. In this paper, MnSi film and MnSi1.7 nanowires are prepared by molecular beam epitaxy method, and then observed by scanning tunneling microscopy (STM). The Mn 2p and Si 2p of MnSi film and MnSi1.7 nanowires are comprehensively studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results demonstrate that MnSi film with ~ 0.9 nm high is √3 × √3 reconstruction, and that the MnSi1.7 nanowires are about ~ 3 nm high, 16—18 nm wide and 500—1500 nm long. The binding energies of the Mn 2p1/2 level and Mn 2p3/2 level for MnSi film are 649.7 and 638.7 eV, respectively, which coincide with those of MnSi1.7 nanowires. The Mn 2p3/2 and Mn 2p1/2 peaks which are located at 640—645 eV and ~653.8 eV indicate that an oxide layer formed on the surfaces of film and nanowires because of short-time exposure to the atmosphere. The negative chemical shifts for MnSi film and MnSi1.7 nanowires from Si2p spectra indicate that with the formation of manganese silicides, the chemical state of Si is changed.
    • 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.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61176017) and the Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission, China (Grant No. 12ZZ025).
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-28
  • 修回日期:  2012-06-14
  • 刊出日期:  2012-11-05

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