LEED patterns are obtained by calculation using Fourier graphical method for Si(100) double stepped model surface. Five model surfaces give different patterns one another though each model has only a little change in the structure. This result could be used in the experimental characterization of double stepped Si(100) surface structure. Si(100) single stepped surface is studied by LEED experiment. Depending on sample preparation conditions (2x1), (2x2), (2x8) and half-order streak pattern appeared. High temperature annealing followed by radiation quenching gives (2x2) and (2x8) reconstruction pattern, while lower temperature annealing and slow cooling give half-order streaks respectively. LEED pattern is independent of Ar ion dose bombarded to sample and annealing time within the our LEED resolution limits. We propose two model surface corresponding to high temperature annealing followed by quenched and low temperature annealed respectively.
두 종류의 경사진 실리콘 표면을 저에너지전자회절 (LEED)에 의해 연구하였다. 두 원자층의 높이를 갖는 경사진 실리콘(100) 표면 (double stepped Si(100) surface)에 대한 회절무늬는 계산되었다. 다섯 개의 모델표면은 서로 아주 조금씩 다른 데에도 계산된 각각의 회절무늬는 서로 크게 달랐다. 계산된 회절무늬는 나중의 실험결과를 해석하는데 이용될 수 있다.
한 원자층의 높이를 갖는 경사진 실리콘(100) 표면 (single stepped Si(100) surface)에 대해서는 LEED 실험을 하였다. 실험결과 높은 온도에서 가열한 다음 갑자기 식히면 (2x2) 와 (2x8) 구조가 얻어지고 천천히 식히면 한쪽 방향으로는 규칙적인 반면 다른 한쪽 방향으로는 무질서한 구조가 관찰되었다. 낮은 온도에서 가열된 시료 표면은 식히는 속도에 관계없이 한쪽 방향으로는 규칙적이고 다른 한쪽 방향으로는 무질서한 구조가 얻어졌다. 각각의 실험에서 가열시간은 회절무늬에 육안으로 관찰될 만큼의 변화를 주지 않았다. Ar 이온을 표면에 입사시킴으로써 고의적으로 만들어진 결함은 회절무늬에 큰 영향을 주지 않았다. 이것으로 보아 실리콘(100) 표면에서 관찰되는 결함은 시료를 만드는 과정에서 생기는 것이라기 보다는 실리콘(100) 표면의 자유 에너지 (surface free energy)를 낮추기 위해 생긴 결함으로 생각하는 것이 타당하다. 관찰된 표면구조는 불순물이나 외부에 의해 생긴 결함에 의한 것이 아니고 표면의 자유에너지가 온도의 함수이고 고체 표면에서의 확산계수가 유한하기 때문에 생긴 것으로 생각된다. 높은 온도로 가열된 다음 빠르게 식힌 표면과 낮은 온도에서 가열된 표면이 서로 다른 구조를 주는 것을 설명하기 위해 각각의 경우에 해당하는 모델을 제안했다.
