Моделирование с помощью молекулярной динамики низкотемпературной реконструкции поверхности (001) GaAs / Прасолов Н.Д., Гуткин А.А., Брунков П.Н.

С развитием нанотехнологий значительное внимание уделяется исследованию изменениясвойств поверхности кристаллических материалов методом наноиндентации, то есть вдавливаниемтвердого тонкого зонда (индентора) на глубину в несколько нм [1]. Обнаружено, что в этихполупроводниковых материалах, наноиндентирование вызывает формирование новых фазовыхкристаллических состояний в деформированной областина глубине нескольких атомных слоёв от поверхности.Эти фазы в Ge [2] и Si [3] сохранялись и после отводазонда от поверхности материала при не слишкомвысоких температурах, в то время как в GaAsформирование фазы было обратимым, несмотря на то,что моделирование производилось при температуреблизкой к 0 К [4]. Влияние наноиндентирования нареконструкцию поверхности ранее не исследовалось.Данная работа посвящена исследованию методамимолекулярной динамики (МД) реконструкции атомныхслоев на поверхности (001) GaAs в процессенаноиндентирования при температурах 1–15 К.Установлено, что в области температур 1–15 Кпосле выдержки при постоянной температуре в течение200 пс до начала индентирования реконструкцииповерхности GaAs не наблюдается и верхний слойсостоит из атомов As, образующих квадратную решетку(1 × 1). Припогружении индентора на некоторую глубину наповерхности GaAs в области индентирования атомы Asначинают образовывать димеры, количество идлина цепочек которых увеличиваются с глубинойиндентирования, что приводит к образованию области реконструкции поверхности, в которойнаблюдается (1 × 2) структура.Расчеты методом МД, проведенные без воздействия индентора, при температурах 32–45 Kпоказали термически активированное образование димеров атомов As на исследуемой поверхности.Энергия активации формирования поверхностного димера As заметно ниже 0.1 эВ, в то время как дляего диссоциации требуется затратить энергию около 2 эВ. Последнее и объясняет стабильностьреконструкции поверхности GaAs (001) с образованием димеров атомов As при повышенныхтемпературах.