The adsorption structures of pyridine ($C_5H_5N$) on the Ge(100) surface at various coverages have been studied in detail by scanning tunneling spectroscopy (STM). Pyridine molecule adsorbs on the electron deficient buckled down-Ge atom of a Ge-Ge dimer. The other electron rich-Ge atom of the dimer maintains buckled-up state and then induces buckling of adjacent dimer row. Up to 0.25 ML, pyridine molecules adsorb on every other dimer and the substrate is reconstructed to the c(4×2) structure by asymmetric dimer rows. Above 0.25 ML, the c(4×2) structure is converted to p(2×2) by the adsorption of pyridine molecules on every dimer and imaged as brighter zigzag line. At 0.5 ML, all pyridine molecules adsorb on every dimer and substrate is reconstructed to the p(2×2) structure. However, some adsorbed pyridine molecules desorb due to the repulsive steric interaction between aromatic rings in the p(2×2) structure. Then, 0.25 ML adsorbed on every other dimer is most stable configuration.
본 논문에서는 실온에서 Ge(100) 표면 위에서 pyridine ($C_5H_5N$) 분자들의 흡착과정을 주사 터널링 현미경 (STM)을 통해 실시간으로 연구했다. Ge(100) 표면 위에서 pyridine 분자들은 방향성(aromaticity)의 손실없이 Ge과 질소가 결합함으로써 전자가 부족한 Ge 원자에 흡착한다. 0.25 ML 까지 pyridine 분자들은 dimer 하나 건너 흡착하게 되고 이때 Ge 기판은 반데르발스힘에 의해 c(4×2) 구조로 된다. pyridine의 양이 증가함으로써 분자들은 매 dimer 마다 흡착하게 되고 기판의 c(4×2) 구조는 쉽게 p(2×2) 구조로 바뀌게 된다. Ge(100) 표면에서 pyridine 분자들의 포화 덮임량은 0.5 ML로 기판은 모두 p(2×2) 구조가 된다. 그러나 pyridine의 유출량이 없다면 분자들 사이에서 척력이 작용하게 되어 몇몇 분자들은 탈착하게 된다. 그럼으로써 pyridine 분자들은 dimer 하나 건너 흡착한 구조로 다시 회복되고 기판은 c(4×2) 구조로 재배열 된다. 결국 0.25 ML는 평형상태 흡착량이 된다.
