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应力各向异性表面上Ag纳米岛的双稳态研究取得新

  银纳米岛在应力 - 各向异性表面上的双稳态研究取得新进展

  图1:(a)(a)在Si(111) - (4 1)上的Ag岛的低温生长的STM图像存在 - 仅具有各向异性岛(纳米线)的表面上。插图是其高分辨率STM图像,显示Ag纳米线和(41) - 表面的结构。 (b)在Si(111) - (4 1)表面上在室温下生长的Ag岛的STM图像,显示同时存在各向同性Ag岛(纳米点)和各向异性Ag岛。插图是其高分辨率STM图像,其中Ag纳米线的宽度是两个In链(一个In链的横向周期是1.33nm)的周期。所有图像的扫描参数是Vtip = 2.0V,I = 20pA。
图片:2.gif \\ u0026 nbsp;图:c.gif
图。 2:方面(A)银岛在低于r(r = 1 / w)的温度下生长,银岛尺寸D(D =(lw)1/2)。参与调查的银岛数量为1852个。图中的三个分支对应于三个不同宽度的岛(n = 2,3,4,即岛的宽度分别是In链周期的2,3和4倍)。实线是数据的理论模拟。该图显示了在低温下生长的银纳米线的高度分布。 (B)在室温下生长的Ag岛的纵横比r(r = 1 / w)随Ag岛D的尺寸(D =(lw)1/2)而变化。参与调查的银岛数为703.图中一条曲线为Ag纳米点(r = 1,红点),另外两条为Ag纳米线,岛宽分别为n = 2和3。实线是对数据的理论模拟,其中示出了Ag纳米点和Ag纳米线的高度分布。中国科学院物理研究所马许村研究组通过合作研究,首次证实了双稳态岛的存在应变ZG模型的实验预测,为利用应力控制表面纳米结构的自组织生长提供了一种新的方法。有关结果发表在Phys。 \\ u0026 Rev. \\ u0026 nbsp;快报。 \\ u0026 103,据报道,在分子束外延生长中,生长材料与衬底之间的晶格失配或衬底表面的应力各向异性将导致外延薄膜和纳米结构应变。对于应力引起的外延生长,纳米结构的形态和应力之间有着密切的关系。研究这种关系不仅可以提取表面热力学参数的信息,而且对纳米线,量子点等纳米结构的可控制备具有重要的指导意义。李,李的理论模型,并且\\ u0026 nbsp; Lagally \\ u0026 nbsp; (LLL)\\ nbsp; [物理学。 \\ u0026 Rev. \\ u0026 nbsp;快报。 \\ u0026 85,1922 \\ u200b \\ u200b (2000)]已经成功地解释了许多由压力引起的实验现象。以晶体表面外延岛的形状演变为例,主要受台阶的自由能和岛与基体之间产生的应力的影响。在临界尺度以下,阶段的自由能占主导地位,岛的形状变为各向同性。在临界尺度以上,应变能​​占优势。尽管台阶的应变能和自由能是各向同性的,岛的形状也会自发地各向异性。 LLL模型预测和实验观察表明,这种演变是一个连续变化的过程。然而,Zandvliet的理论模型,和面包车Gastel \\ (ZG)后来[Phys。 \\ u0026 Rev. \\ u0026 nbsp;快报。 \\ u0026 99,136103 \\ u0026 nbsp;在临界尺寸附近同时存在各向同性和各向异性岛的形状存在不连续的演变。但是,这种岛状双稳态的情况似乎非常恶劣。这个预测也缺乏实验证据。 \\ u0026马旭村研究组与清华大学徐启坤教授,贾金凤教授,陈曦教授,犹他大学刘峰教授,西安交通大学许可伟教授等进行了实验性的合作,从理论上研究Si(111) - (4×1)-In表面生长的Ag岛应力行为。 (4×1)-In是典型的一维模板,其上生长的纳米结构具有明显的各向异性和各向异性应力。他们通过扫描隧道显微镜观察发现,在低温下形成的银岛全部形成各向异性的纳米线,而在室温下形成的银岛的形状呈现双稳态结构,即各向异性纳米线和各向同性的纳米点共存图1)。对Ag岛形状和大小的统计分析表明,双稳态结构出现在临界尺寸附近,实验结果与应变岛双稳态ZG模型吻合(见图2和图3)。第一性原理计算表明,在Si(111) - (4×1)-In表面生长的Ag岛具有各向异性的应力分布,证明了ZG模型提出的各向异性应力是外延岛形状双稳态。

  关键词:2009年美国成功资料信息

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