[发明专利]一种原子级平整Sr/Si（100）-2×3再构表面的制备方法

摘要

本发明公开了一种原子级平整Sr/Si(100)‑2×3再构表面的制备方法，属于纳米领域。本发明的一种原子级平整Sr/Si(100)‑2×3再构表面的制备方法，以单晶硅(100)片为衬底，其步骤为：1)衬底清洗；2)去除衬底表面氧化硅，同时制备出Si(100)‑2×1再构表面；3)在具有Si(100)‑2×1再构表面的衬底上制备亚单层金属锶薄膜；4)制备原子级平整Sr/Si(100)‑2×3再构表面。本发明步骤简单，操作方便，获得原子级平整的Sr/Si(100)‑2×3再构表面，并能精确确定Sr/Si(100)‑2×3再构表面上锶的覆盖度为1/6个单原子层。

主权项

1.一种原子级平整Sr/Si（100）‑2×3再构表面的制备方法，以单晶硅（100）片为衬底，其步骤为：1）衬底清洗：1‑1）将单晶硅（100）片切割成一定大小；1‑2）将切割好的单晶硅（100）片在丙酮中超声清洗；1‑3）将经丙酮超声清洗后的单晶硅（100）片使用纯水超声清洗；1‑4）将经纯水超声清洗后的单晶硅（100）片用高纯氮气吹干，然后放入真空腔内；2）去除衬底表面氧化硅，同时制备出Si（100）‑2×1再构表面：2‑1）将上述真空腔的腔体抽真空，使得本底真空达到1×10‑8Pa；2‑2）采用直流加热的方式将衬底温度加热到650℃并保持12小时；2‑3）采用直流加热的方式以一定的升温速率将衬底温度加热到1100℃并保持10~30s；2‑4）以一定的降温速率将衬底温度降低到室温；3）在衬底上形成的Si（100）‑2×1再构表面上制备亚单层金属锶薄膜：3‑1）将经步骤2）处理后的衬底移至制样真空腔内，将制样真空腔的腔体抽真空，使得本底真空达到1×10‑6Pa；3‑2）在1×10‑6Pa的真空下，对衬底进行加热，加热温度为500℃；3‑3）使用脉冲激光沉积技术或电子束蒸发技术在Si（100）‑2×1再构表面上沉积0.5nm厚度的金属锶薄膜；4）制备原子级平整Sr/Si（100）‑2×3再构表面：4‑1）将经步骤3）处理后的衬底移至分析真空腔，并使用离子泵和钛升华泵将分析真空腔的本底真空度抽到1×10‑8Pa；4‑2）将含有金属锶薄膜的衬底加热到750℃，并在750℃温度下维持5~10min，在这一恒温过程中金属锶薄膜中锶原子与Si（100）‑2×1再构表面硅二聚体发生电子转移反应，同时除了Si（100）‑2×1再构表面上原本存在的横向硅二聚体外，还会形成纵向排列的硅二聚体；4‑3）将衬底的温度降低到室温，同时确保分析真空腔的本底真空度维持在1×10‑8Pa，即可获得原子级平整的Sr/Si（100）‑2×3再构表面，Sr/Si（100）‑2×3再构表面上锶的覆盖度为1/6个单原子层。