碳纳米结构在si（111）7×7重构表面的自组装

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1、碳纳米结构在Si(111)-7×7重构表面的自组装摘要本文主要在超高真空环境下利用分子束外延方式,研究碳在Si(111)-7×7重构表面生长，最终实现了碳纳米点在Si直台阶表面自组装生长。在此基础上探讨纳米点的电输运行为，研究碳纳米点作量子受控器件的可能性。通过对原子级直台阶制备的研究，我们利用电迁移在台阶流动中起的作用，使原本散乱分布台阶扭折沿台阶漂移聚集从而在大多数台阶区域得到原子级平行的直台阶，降低了制备原子级直台阶对硅片错切工艺的要求。通过扫描隧道显微镜观察了不同温度下，碳纳米结构在Si(111)-7×7重构表面外延生长的情况。在室温下，沉积上的碳原子将破坏硅表面7×

2、7重构。而提高温度至600℃后，碳原子将在表面聚集，并形核长大得到具有良好结晶度的纳米点。但是更高的温度将导致碳原子与表面硅原子发生化学反应形成碳化硅，破坏表面台阶。在此基础上，通过控制分子束外延生长时衬底的温度，在Si(111)-7×7表面上自组装得到了沿直台阶排列的碳纳米点整列。通过扫描隧道显微镜以及拉曼光谱的观察发现，这些碳纳米点具有规则四面体的外形，大小分布均匀，且具有金属特性。进一步的研究发现，通过直流电加热快速退火(flash)将能够使碳原子沿台阶扩散，从而使这些纳米点具有可擦写性。关键词：纳米点，自组装，直台阶，分子束外延,扫瞄隧道显微镜Selfassemble

3、dcarbonnanostructuresonSi(111)-7×7reconstructionsurfacesAbstractInthisthesis,theepitaxialgrowthofcarbonandsiliconcarbideonSi(111)-7×7surfaceinultrahighvacuumsystemwerestudied,selfassembledcarbonnanodotswascarriedoutonsiliconvicinalsurface,andthetransportperformanceofthenanodotswasdiscussed.

4、WeannealedthevicinalSi(111)substratebyusingthedirectcurrenttoredistributethekinksonthestepsforgettingtheatomicallystraightsteps.Thisapproachcanlowertherequirementofthemiscutaccuracyforfabricatingthestraightsiliconsteps.Usingthesiliconsubstratewithsharpstepedgeastemplate,weinvestigatetheepit

5、axialgrowthofcarbonatomsonSi(111)-7×7surfaceatdifferenttemperaturethroughscanningtunnelingmicroscopy(STM).Inthecaseofcarbondepositedonsiliconsurfaceatroomtemperature,thecarbonatomswoulddestroythe7×7reconstructiononsiliconsurface.Withtheincreaseofdepositedtemperature,thedepositedcarbonatomsn

6、ucleatedandaggregatedonthesiliconsurfaceandformedintonanodots.Whenthedepositedtemperaturereachedabove750℃,thereisachemicalreactionbetweencarbonatomsandsiliconadatomsformingSiC,andthethestepsedgesonthesurfacewereetchedseverely.Basedontheseexperiments,carbonnanodotsassembledalongthestepedgeso

7、fsiliconvicinalsurfacewascarriedout.ThroughtheinvestigationofSTMandRamanSpectra,thesenanodotshavethepyramid-likeconfiguration,withauniformsizeanddistributiononthestepedges.IntheSTSspectra,theyshowedametallictransportbehavior.Besides,theycanbeerasedbyflas