Si衬底上生长的铁硅化合物结构和取向分析-论文.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao)1370Acta．一Chim．Sin．2014，30(7)，1370—1376July【Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201405061、V、^，、V．whxb．pku．edu．cnSi衬底上生长的铁硅化合物结构和取向分析李旭邹志强，刘晓勇’李威’(上海交通大学分析测试中心，上海200240；上海交通大学微纳科学技术研究院，上海200240)摘要：采用分子束外延法分别在650—920。C的Si(11O)和920。C的si

2、(111)衬底表面生长出铁的硅化物纳米结构，并主要分析了920。c高温下纳米结构的形貌、组成相及其与Si衬底的取向关系．扫描隧道显微镜(STM)研究表明，920。C高温下，Si(110)衬底上生长的铁硅化合物完全以纳米线的形式存在，且其尺寸远大于650。C低温下外延生长的纳米线尺寸：Si(111)衬底上生长出三维岛和薄膜两种形貌的铁硅化合物，其中三维岛具有金属特性且直径约300nm、高约155nm，薄膜厚度约2nm．电子背散射衍射研究表明920。C高温下si(110)衬底上生长的纳米线仅以—Fe

3、Si。的形式存在，且卢-FeSi相与衬底之间存在唯一的取向关系：．FeSi(101)／／sio11)；卢-FeSi【01O]HSi[1l0】：Si(111)衬底上生长的三维岛由六方晶系的FeSj相组成，FeSi属于164空间群．晶胞常数为a=O．405nm，c=0．509nm；与衬底之间的取向关系为Fe2Si(O01)／／Si(111)和FeSiO20]／／Si【112]．关键词：扫描隧道显微镜：电子背散射衍射：铁的硅化物；纳米线：三维岛；结构：取向关系中图分类号：0647；TN16Struct

4、ureandOrientationAnalysisofIronSilicideEpitaxiallyGrownonSiSubstratesLIXu’一ZOUZhi-Qiang’'’LIUXiao-YongLIWei’(~InstrumentalAnalysisCenter,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai20024&PR．China；2ResearchInstituteofMicro／NanoScienceandTechnology,ShanghaiJiao

5、而馏University,Shanghai20024&PR．China)Abstract：lronsilicidesweregrownonSi(110)andsi(111)substratesbythemolecularbeamepitaxymethodat650-920。Cand920。C．respectively．Scanningtunnelingmicroscopyobservationshowedthatonlynanowires(NWs)formedonSi(110)，andthedi

6、mensionsoftheNWsincreasedwithincreasinggrowthtemperature．ThesizesoflheNWsgrownat920。Creached-80nmhigh，-250nmwide，andseveralUmIong．andweremuchlargerthanNWsgrownat650。C，indicatingthathightemperaturewasfavorableforNWgrowth．ElectronbackscaRerdiffractionc

7、haracterizationidentifiedthatthecrystalstructureoftheNWsgrownat920。Cwas口-FeSi2withasingleorientationof／3一FeSi2(101)／／Si(111))，／3-FeSi2[010]／／Si[11O】．1ronsilicidesgrownonSi(111)at920。Cformedlhree—dimensionaI(3D)islandsandultra-thinf¨ms．The3Dislandswer

8、eidentifiedastheFe2Siphasewithhexagonalcrystalstructureandspacegroup164，andthecelIconstantsatroomtemperaturewerea=0．405nmandc=0．509nm．TheorientationrelationshipbetweentheFe2SiphaseandtheSi(111)substratewasFe2S(001)／／Si(111)，Fe2Si[120]／／Si[112】．KeyWor