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Reconstruction and electronic structure of solid surfaces: Na/Ge(111), InSb(111), and Li-Al(110) = 고체표면의 재배열 및 전자구조: Na/Ge(111), InSb(111), Li-Al(110)
서명 / 저자 Reconstruction and electronic structure of solid surfaces: Na/Ge(111), InSb(111), and Li-Al(110) = 고체표면의 재배열 및 전자구조: Na/Ge(111), InSb(111), Li-Al(110) / Jeong-Won Kim.
저자명 Kim, Jeong-Won ; 김정원
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 1997].
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1. Reconstructions and Electronic Properties of Alkali-metal adsorbed on Ge(111) Surface Upon adsorption of alkali-metals on a semiconductor surface, various changes occur in atomic and electronic structures of the surface. The electronic properties of Na overlayers on Ge(111) are investigated using the techniques of ultraviolet photoemission spectroscopy and photoemission of adsorbed Xenon. Adsorption of Na atoms on Ge(111)-c(2×8) and Na/Ge(111)-3×1 surfaces does not change the semiconducting surface property. The local work function measurement shows that there are two different sites in (3×1) surface. One is close to Na atoms and its local work function is 0.48 eV lower than that of the other site. This Na-induced short range interacting area is about 33% of total surface, which indicates that the Na coverage of the (3×1) phase is about 1/3 ML. The electronic structure of Na/Ge(111)-3×1 surface was also investigated by valence-band and core-level photoemission spectroscopy with Synchrotron radiation light source. The two-dimensional energy band dispersion of the surface Brillouin zone along $\overline{M}-\overline{\Gamma}-\overline{K}$ was mapped out. The surface states consist of a distinct Na-Ge bonding state and a probable \pi-chained state. The core-level analysis of the Ge 3d for the (3×1) surface presents that there are two surface components of which binding energies and intensity ratio largely changed from that of the clean surface upon Na adsorption. A comparison with other Na-adsorbed Ge(111) surfaces shows that the Na-Ge bonding in (3×1) is more or less covalent and its surface Fermi-level is close to the valence band maximum. 2. Electronic Structure of InSb(111)-$2 \times 2$ Surface The electronic band structure of InSb(111) along Γ-Δ-L(111) direction was determined using angle-resolved photoemission spectroscopy for the photon energy between 9 and 39 eV via synchrotron radiation. The bulk band dispersion is in agreement with earlier theoretical calculations. In (group III)-terminated InSb(111) surface shows surface umklapp transitions and reflection of bulk density of states. We found two nondispersive features which were not reported before. They are related with the surface state and the resonance process of the InSb(111)-2×2. Surface core-level photoemission spectra of InSb(111)-2×2 shows that there were two surface components of In 4d core level. A higher binding component of In 4d is attributed to the surface In bonded to Sb atoms. The lower binding component with smaller intensity is due to the surface In cluster atoms. On the other hand, we were not able to observe any surface component in Sb 4d core level. This puzzling behavior is interpreted with different contribution of surface and bulk Madelung potential to the surface core-level shifts in relation with the atomic geometry. 3. Segregation on Li-Al(110) Alloy Surface and Initial Oxidation.

1. 알칼리금속이 흡착된 Ge(111) 표면의 전자구조 반도체 표면에 알칼리금속을 증착하면 여러가지 원자재배열과 그에 따른 전자적 성질의 변화등을 관찰할 수 있다. Na을 증착한 Ge(111) 표면의 전자적 성질을 자외선광전자분광법과 제논흡착광전자분광법을 이용하여 관찰하였다. Ge(111)-c(2×8)과 Ge(111)-3×1 표면에 Na을 증착해도 반도체 표면 성질은 변하지 않는다. (3×1) 표면에는 국소일함수가 다른 두 가지의 영역이 존재하는데 하나는 Na 원자 근처로서 일함수가 상대적으로 0.48 eV 낮다. 이러한 Na의 근거리 영향을 받는 영역은 전체의 약 33% 이므로 이것은 (3×1) 상의 Na 덮힘률이 1/3 이라는 것을 말해준다. Na/Ge(111)-3×1 표면의 전자구조는 방사광을 이용한 가전자대 (valence-band) 와 핵심부준위 (core-level) 광전자분광법으로도 관찰하였다. 2차원의 에너지밴드 분포를 표면 브릴류인영역 (Brillouin zone) $\overline{M}-\overline{\Gamma}-\overline{K}$ 방향으로 그릴 수 있었다. 표면상태는 명확한 Na-Ge 결합상태와 Ge의 π체인 상태로 예상되는 두 종류로 이루어져 있다. Ge 3d 핵심부준위 스펙트럼 분석으로 (3×1) 표면의 Ge은 두 가지의 표면종으로 이루어져 있으며 결합에너지나 스펙트럼 세기가 깨끗한 Ge 표면에 Na을 흡착함으로써 많이 변화하였다는 걸 알 수 있었다. 보통 Na이 흡착된 Ge(111) 표면에 비해 (3×1) 표면에서는 Na-Ge 결합이 다소 공유결합을 띠고 있으며 표면의 페르미준위는 가전자대 최대점에 위치한다. 2. InSb(111)-2×2 표면의 전자구조 방사광을 통해 광에너지 9 - 39 eV 영역에서 각분해광전자분광법을 이용하여 InSb(111) 전자밴드구조를 Γ-Δ-L(111) 방향으로 측정하였으며 이는 이론적인 계산과 잘 일치하였다. III족으로 끝나는 InSb(111) 표면은 표면 움클랩 (Umklapp) 전이와 고체의 상태밀도에 따른 스펙트럼을 보여준다. 지금까지 관찰되지 않았던 두개의 분산이 없는 밴드는 표면상태와 공명상태와 관련이 있는 것으로 짐작된다. 표면 중심준위 광전자분광스펙트럼은 In 4d 준위의 경우 두 가지 In 에 의한 표면종이 있음을 보여준다. 높은 결합에너지쪽의 것은 Sb와 결합하고 있는 In이고 상대적으로 적은 양의 낮은 결합에너지쪽의 것은 표면의 In 뭉치에 의한 것이다. 그러나, Sb 4d 준위에서는 표면종을 분해해낼 수 없었다. 이러한 현상은 원자구조에 따라 표면과 그 내부에서의 마델룽 (Madelung) 전위가 다르기 때문인 것으로 해석할 수 있었다. 3. Li-Al(110) 함금 표면에서의 농화와 초기산화 Al(110)-12.7 at.%Li 합금에서 Li의 표면농화와 그에 따른 원자재배열, 그리고 초기산화반응 등을 오제전자분광법와 자외선광전자분광법를 이용하여 관찰하였다. 열처리과정에서 측정된 Li의 확산계수는 고체내부에서의 값과 비슷하였으며, 포화되는 표면농도는 단원자층에 가까운 값, 즉 Li과 Al의 비가 1:1 이었다. 이렇게 측정된 Li의 덮임률에 근거하여 c(2×2)와 (2×1)로 재배열된 표면의 구조를 예측하였다. 산화반응은 Li의 전자전달의 영향으로 표면의 Li 농도에 비례하여 증가하였다. 산소를 흡착시키므로써 $LiO_x$ and $AlO_x$ 가 형성되면서 모든 Li-Al 의 일함수가 감소하였다. 그러나, Li이 농화되지 않은 표면의 경우 초기에는 $LiO_x$ 가 먼저 형성됨을 알 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DCH 97005
형태사항 xv, 108 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김정원
지도교수의 영문표기 : Se-Hun Kim
지도교수의 한글표기 : 김세훈
수록 잡지명 : "Surface electronic properties of Na/Ge(111)-$3 \times 1$". Surface Science Letter. Elsevier Science B.V., vol. 351, pp. L239-L244
수록 잡지명 : "Angle-resolved photoemission of InSb(111)-$2 \times 2$". Journla of Physics: Condensed Matter. Institue of Physics Publishing Ltd., vol. 8, pp. 4189-2193
수록 잡지명 : "Surface core-level shift of InSb(111)-$2 \times 2$". Physical Review B. The Americal Physical Society, vol. 54, no. 7, pp. 4476-4479
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 화학과,
서지주기 Includes references
주제 Solid surface
Alkali metal
Ge
InSb
Aluminum
Electronic structure
고체표면
알칼리금속
게르마늄
인듐안티모나이드
알루미늄
전자구조
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