Моделирование атомного и электронного строения твердого смачивающего слоя Fe на Si(001), полученного послойным осаждением

Методом квантово-механического моделирования в рамках теории функционала электронной плотности изучена атомная и электронная структура твердого смачивающего слоя (SWL) Fe в процессе его роста при послойном нанесении (монослой за монослоем) на Si(001). Показано, что атомы Fe в SWL занимают промежутки между атомными рядами вдоль димерных цепочек Si(001)-2 $\times$ 1, а рост Fe происходит путем стратификации SWL двумерными (2D) слоями, верхний из которых имеет структуру и состав, соответственно, при толщине: 1–2 ML – (1 $\times$ 1)-FeSi; 3 ML – ($\sqrt2\times\sqrt2$)R45$^\circ$-Fe$_3$Si; 3 ML, 4 ML и 5 ML – (1 $\times$ 1)-Si, (1 $\times$ 1)-FeSi и (2 $\times$ 1)-Fe$_2$Si; и 6–7 ML – (1 $\times$ 1)-Fe. В то же время, начиная с толщины $d$ = 2 ML, атомы подложки изменяют свою упаковку на гексагональную (с дефектами упаковки). В электронной структуре все это приводит к гибридизации состояний, изменению формы и положения полос с удалением их от уровня Ферми по энергии, заполнению состояний на этом уровне, и, при 2–3 ML, – нивелированию запрещенной зоны на нём до полного ее исчезновения.