Bidirectional Hexagonal Gd Disilicide Nanowires on flat Si(100)-2×1
The growth of hexagonal Gd disilicide nanowires on Si(100) is studied by scanning tunneling microscopy. Gd disilicide nanowires are grown on Si(100) by submonolayer Gd deposition on the substrate at 600℃. The formation of nanowires is shown to be due to anisotropic lattice mismatches between hexagonal Gd disilicide and Si. The nanowires have widths of several nanometers and lengths up to micrometer length scales. The top of the nanowires has a c(2×2) structure, indicating that the crystalline structure is Si-deficient Gd disilicide. The nanowires were shown to have metallic properties using scanning tunneling spectroscopy.
Unidirectional Hexagonal Gd Disilicide Nanowires on Vicinal Si(100)-2×1
The growth of unidirectional hexagonal Gd disilicide nanowires on vicinal Si(100) with a miscut of 2° toward [1 1 0] azimuth is studied by scanning tunneling microscopy. Compared with the flat Si(100) surface, hexagonal Gd disilicide nanowires are grown with unidirectional direction along [0 $\bar{1}$ 1] which is perpendicular to the single-domain dimer row direction of 2° off vicinal Si(100) at 600℃. STM results showed that the atomic structure of these nanowires is Si-deficient hexagonal $GdSi_2-x$ with a c(2×2) structure. The single nanowires had lateral widths of 2.1 nm and lengths are almost unlimited due to no obstacles such as perpendicularly grown nanowires and bunched steps; the high aspect ratios of the nanowires are derived from anisotropic lattice mismatches between the hexagonal $GdSi_2-x$ and the substrate Si. Scanning tunneling spectroscopy confirmed the metallic properties of the nanowires.
Atomic wires on Flat and Vicinal Si(100)-2×1
The atomic wires grown by the Gd induced substrate reconstruction of flat and vicinal Si(100) with a miscut angle of 2° off toward [1 1 0] is studied using scanning tunneling microscopy and scanning tunneling spectroscopy. The atomic row are formed on the both substrate perpendicular to the underlying dimer row direction ([0 $\bar{1}$ 1] direction). The periodicity of such reconstructions are designated as 2×7 structure based on the filled-state STM images and schematic modeling. STS spectra show that the local electronic properties of reconstructed surfaces are not metallic, contrary to those of the Gd disilicide nanowires. Therefore the atomic wires which observed in STM images are not simply composed of Gd. The atomic wires formation can be considered to be the results of Gd induced 2×7 surface reconstructions.
One-dimensional Ce Nanowires on Vicinal Si(100)-2×1
One-dimensional Ce nanowires is grown on the single-domain vicinal Si(100) surface of a miscut of 4° toward [1 1 0] azimuth. The growth modes on vicinal Si(100) surface as a function of the substrate temperature are studied by scanning tunneling microscopy and scanning tunneling spectroscopy which provide the structural and electronic properties. Our results show the formation of the one dimensional Ce nanowires with metallic property along the step edge of vicinal Si(100) at 580 ~ 610℃.
평평한 Si(100)-2×1 표면 위에서 양방향성을 가지는 육각형의 Gd 실리사이드 나노선 성장
평평한 Si(100) 표면 위에서 육각형 구조를 가지는 Gd 실리사이드 나노선의 성장을 주사 탐침 현미경을 이용하여 연구하였다. Gd 실리사이드 나노선은 600℃ 의 기판 온도에서 단일층 미만의 Gd 흡착에 의하여 형성된다. 이러한 나노선 성장 원인은 육각형 Gd 실리사이드와 기판으로 쓰이는 Si 원자 사이의 비등방적인 격자불일치에 기인한다. 이러한 나노선의 폭은 수 나노미터 수준인데 비하여 길이는 마이크로미터 수준에 이른다. 나노선의 표면층은 c(2×2) 구조를 가지는데, 이는 화학 양론적으로 실리콘이 부족한 상태로 육각형 Gd 실리사이드가 형성되기 때문이다. 이러한 나노선은 주사 탐침 분광법을 통하여 금속성을 가진다는 사실을 관찰하였다.
경사진 Si(100)-2×1 표면 위에서 단일방향성을 가지는 육각형의 Gd 실리사이드 나노선 성장
방향으로 2° 경사진 Si(100) 표면 위에서 육각형의 구조를 가지며 단일방향으로 자라는 Gd 실리사이드 나노선의 성장을 주사 탐침 현미경을 이용하여 연구하였다. 평평한 Si(100) 표면과 비교하여, 육각형 Gd 실리사이드 나노선은 600℃ 의 기판 온도하에 단일 도메인으로 이루어진 경사진 Si(100) 표면 위에서 단일방향성을 가지며 성장한다. 주사 탐침 현미경으로 관찰한 결과 이러한 나노선의 원자 구조는 c(2×2) 구조를 가지며 실리콘이 부족한 육각형의 Gd 실리사이드 상태이다. 나노선 한 가닥의 폭은 대략 2.1 나노미터이고, 길이는 성장에 방해되는 요인이 없기 때문에 거의 무한정이다; 육각형 Gd 실리사이드와 기판으로 쓰이는 Si 원자 사이의 비등방적인 격자 불일치로 인하여 매우 커다란 길이 대 폭의 비율을 가지는 나노선이 형성된다. 이러한 나노선은 주사 탐침 분광법을 통하여 금속성을 가진다는 사실을 관찰하였다.
평평하고 경사진 Si(100)-2×1 표면 위에서 나노선 성장
평평하거나 [1 1 0] 방향으로 2° 경사진 Si(100)-2×1 표면 위에서 Gd 에 의해 유도된 표면 구조 재배열에 의한 원자선의 성장을 주사 탐침 현미경과 주사 탐침 분광법을 이용하여 연구하였다. 두 가지의 Si(100) 표면 모두에서 원자선이 기판의 dimer에 수직한 방향으로, 즉 [0 $\bar{1}$ 1] 방향으로 성장한다. 이러한 재배열은 주사 탐침 현미경과 원자 구조 모형을 통하여 2×7 주기성을 가짐을 확인하였다. 주사 탐침 분광법에 의하면, 재배열된 표면은 Gd 실리사이드 나노선과는 달리 금속성을 나타내지 않는다. 그러므로, 원자선은 순수하게 Gd 원자로 이루어 지지는 않는 것으로 추정된다. 이러한 원자선은 Gd 에 의해 유도되는 2×7 주기성을 가지는 표면재배열에 의하여 형성된다.
경사진 Si(100)-2×1 표면 위에서 Ce 나노선의 성장
[1 1 0] 방향으로 4° 경사지고 단일 도메인을 가지는 Si(100) 표면 위에서 일차원 Ce 나노선의 성장을 관찰하였다. 경사진 Si(100) 표면 위에서 기판온도에 따른 성장 형태의 변화를 주사 탐침 현미경과 주사 탐침 분광법으로 관찰 하였다. 이러한 일차원 Ce 나노선은 금속성을 가지며 경사진 Si(100) 표면의 계단 구석을 따라서 580 에서 610℃ 범위의 기판 온도에서 성장한다.
