Ç² D G ³ ðï r õ < Æ ½ ¨" é ¶ Ó ü t| 9 | ¾ Ó³ ðï r Â Ò ¸³ ð Õ ªÒ ¨, @ / 305-600 (2005¸ 12 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

(1)

Si(001) »ì Å8 ý Ì ¦ R ºÑ ÷ C Ì ¦ R 8 ý È k È ¼ ôV ê s

»Â 6 Ò x ^∗ · ¦ ÷ 7 B ^†

ô

Ç² D G ³ ðï r õ < Æ ½ ¨" é ¶ Ó ü t| 9 | ¾ Ó³ ðï r Â Ò ¸³ ð Õ ªÒ ¨, @ / 305-600 (2005¸ 12 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

:

r 7 Hë H \ " f H Si(001) ³ ð õ ³ ð \ µ 1 Ï& h Ü ¼ Ð Ò q t$ í ÷ & H & h < Ê x 9 > é ß ½ ¨ ¸, Õ ªo ¦ C " é ¶ _

g Ë >È Ò\ _ ô Ç Si(001) l ó ø Í_ + þ A\ @ /ô Ç Å Ò ' V , a A & ³p â (STM) z ´+ « >õ ] j{ 9 " é ¶ o > í ß ` ¦ s 6 x ô

Ç ½ ¨ õ [ þ t` ¦ Ð ¦ô Ç . Si(001) ³ ð \ " f H ³ ð " é ¶ [ þ t s dimer\ ¦ + þ A$ í H F ½ ¨ ¸ { 9 # Q H X

<, s M : © î ß & ñ ô Ç F ½ ¨ ¸ H c(4 × 2) Å Òl \ ¦ . ³ ð \ > r F H & h < Ê[ þ t _ @ /Â Òì r É r dimer vacancy < Ê É r dimer vacancy[ þ t _ 4 ¤ ½ + Ë^ s 9, Ni < Ê É r C ü < ° ú É r ü @Â Ò " é ¶ è_ g Ë >È Ò\ _ K s Qô Ç

&

h

< Ê[ þ t _ ª s 7 £ x ô Ç . Si(001) ³ ð \ ½ Ó © > r F H > é ß ½ ¨ ¸ü < s [ þ t > é ß ½ ¨ ¸ , s 9

H kink \ " f_ " é ¶ ½ ¨ ¸\ ¦ & ñ ½ + É Ã º e H & ³ © : r& h ½ ©g Ë :[ þ t` ¦ l Õ ü t % i Ü ¼ 9, s ½ ©g Ë :[ þ t` ¦ s 6

x @ /Â Òì r _ " é ¶ ½ ¨ ¸\ ¦ [ O " î x 9 \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º e . ô Ç¼ # , C D ¥{ 9 \ _ K Si(001) ³ ð É r ª ô Ç

+ þ A` ¦ { 9 Ü ¼v H X <, g Ë >È Òô Ç C " é ¶ ³ ð x 9 W 1 P : 8 £ x \ 0 Au ¦ Ð 0 A\ Si dimer vacancy\ ¦ Ò q

t$ í r . D ¥{ 9 ) a C ª s 0.05 ML Ð & h ` ¦ M : H W 1P : 8 £ x \ D ¥{ 9 ) a C " é ¶ [ þ t s 1 " é ¶ Ü ¼ Ð & ñ § > =

# 2 × n ½ ¨ ¸\ ¦, Õ ª s © { 9 M : H 2 " é ¶ Ü ¼ Ð & ñ § > = # c(4 × 4) ½ ¨ ¸\ ¦ + þ A$ í ô Ç . s ü < ° ú É r ½ ¨ õ

[ þ t É r ¦K © ¸ STM z ´+ « >õ ] j{ 9 " é ¶ o > í ß ` ¦ ½ + Ë # D ¥{ 9 ÷ & H C " é ¶ _ ª ` ¦ & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð & ñ

½

+ É Ã º e H l Õ ü t\ ¦ > hµ 1 Ï % i l \ 0 p x % i . s > hµ 1 Ï ) a l Õ ü t É r Si(001) ³ ð õ B, P, N, O 1 p x _ s 7

á x" é ¶ è[ þ t s _ © ñ 6 x` ¦ ½ ©" î H X < Ä »6 x > 6 x| ¨ c כ s .

PACS numbers: 68.43.Fg, 68.37.Ef, 68.43.Bc, 68.47.Fg

Keywords: z ´o B H, (001)³ ð , F ½ ¨ ¸, Å Ò ' V , a A & ³p â , ] j{ 9 " é ¶ o > í ß , < Ê, > é ß , [ j 9 E $ , ò ø Í è D ¥{ 9

I. Si8 ý + s ÇX N Ë º

/ B N ' a Ü ¼ Ð ë ß [ þ t # Q4 R 6 x ÷ &# Q ¸~ l ñ_ 7 £ x; ¤ l

\ ¦ @ /^ l 0 AK ½ ¨ ~ õ & ñ \ " f 1947¸ > hµ 1 Ï ) a à

Ô ½ t Û ¼' H % 6 £ § \ H Ge` ¦ l ì ø ÍÜ ¼ Ð ë ß [ þ t # Q& Ü ¼ s Ê

ê / B I : £ ¤$ í s 8 a % ~ É r Si Ü ¼ Ð F « Ñ @ /^ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 s Ê ê ì

ø Í[ jl Å H 1 l x î ß É r 5 Å q ¸ Ð µ 1 Ï ` ¦ [ þ v # 20[ j l

Ê êì ø Í_ o 9ô Ç ë H" î _ g 1 P` ¦ x Ä º H f ] X & h > l

÷ &% 3 . Å Òl Ö ¦ ³ ð\ " f IV7 á ¤ \ 5 Å q H Si õ Ge É r C

"

é

¶ Ð ë ß [ þ t # Q z ´] j_ s 7 H × ¼ü < ° ú É r ½ ¨ ¸\ ¦ t

¦, " é ¶ [ þ t s _ y © ô Ç / B N Ä » ½ + ËÜ ¼ Ð K Õ ª l > & h

$ í

| 9 É r B Ä º é ß é ß .

é # Qo (bulk) © I \ " f Si_ é ß 0 A[ j í (unit cell) H Fig. 1 õ ° ú s & ñ ¹ ¢ ¤ ^ Ð ÷ &# Q e Ü ¼ 9 Õ ª î ß \ ¸¿ º 8> h _

Si " é ¶ [ þ t # Q e [1]. s é ß 0 A[ j í_ ô Ç _ U ´ s

, 7 £ ¤, © Ã º H 5.43 ˚ A s ¦ [001] ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ ` ¦

∗

E-mail: [email protected]

†

E-mail: [email protected]

9 " f Ð ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ 90

^◦

Ð ² ú o H 4 > h_ " é ¶ 8 £ x s > r F ô Ç

. s [ þ t y 8 £ x _ Z } s s H 1.36 ˚ A s ¦ y 8 £ x \ " f s Ö

© H © î r " é ¶ s _ o H 3.84 ˚ A s ) a .

C H õ Â Ò' ¸ ú · ú 9 s 7 H × ¼ < É Ê ½ ¨ ¸ s ü @

\

20[ jl Ê êì ø Í\ D h\ v > · ú 9 C

₆₀

, ¸È ÓÚ Ô 1 p x _ #

Q © s > r F t ë ß , Si õ Ge_ â Ä º @ /l · ú õ © : r _

¨ 8

â \ " f H s 7 H × ¼ ½ ¨ ¸_ é ß { 9 © ë ß > r F ô Ç .

Fig. 1. The conventional unit cell of the diamond struc- ture of Si.

-459-

(2)

Fig. 2. Dimer reconstructions on Si(001): (a) bulk-terminated 1 × 1, (b) symmetric 2 × 1, (c) asymmetric 2 × 1, (d) p(2 × 2), and (e) c(4 × 2).

II. Si(001) ì Å8 ý < 0 º× Dc Ü R Ì ¦ R º

ì

ø Í[ jl Å H l ç ß 1 l x î ß è H Â Ò µ 1 Ï ` ¦ K : r í ß

\ O

ü ì r \ Si ' aº l Õ ü t \ ´ ú § É r È Ò s À Ò# Q4 R M ® o ¦, Õ ª

õ Si ' aº l Õ ü t É r [ j © \ " f © µ 1 Ï ) a ì r ÷ &% 3

. & ³F f â 300 mm Å H ¦¾ ¡ §| 9 _ Si J ?s ( H ø ß

° ú

כ\ ~ 1 > ½ ¨½ + É Ã º e > ÷ &% 3 ¦ Si J ?s ( H # Q ì r \

"

f ¼ # o ¦ ¾ ¡ §| 9 a % ~ É r l ó ø ÍÜ ¼ Ð 6 x ÷ & ¦ e . ì ø Í ¸^

è _ ] j ` ¦ 0 AK " f H é ß 0 A & h { © " é ¶ _ x 9 ¸ Z }

¦ l > & h l & h : £ ¤$ í s a % ~ É r Si(001) s Å Ò Ð 6 x ÷ &

H X <, s É r ¸ ½ l ç ß \ 5 g ½ ¨ ´ ú §s ÷ &# Q M ® o ¦

&

³F H Õ ª : £ ¤$ í s ¸ ú · ú 94 R e .

z

´o B H & ñ ` ¦ (001) s ¸Ø ¦ ÷ & ¸2 ¤ Ø Ô Fig. 1õ Fig. 2(a) \ " f · ú Ã º e H ü < ° ú s © 0 A\ ¸Ø ¦ ÷ &# Q e

H z ´o B H " é ¶ [ þ t É r A ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð H 2 > h_ ½ + Ë` ¦ Ä » t

t ë ß 0 A ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð H 2 > h_ ½ + Ës = å S # Q4 R e . y y

_ = å S # Q ½ + Ë\ H _ ë ß G 0 >4 R e l M :ë H

\

\ -t & h Ü ¼ Ð Ô ¦ î ß & ñ # , s Ö © H ¿ º ³ ð " é ¶ [ þ t s

½ + Ë # Fig. 2(b)% ! 3 dimer\ ¦ + þ A$ í < ÊÜ ¼ Ð+ î ß & ñ ô Ç

³

ð F ½ ¨ ¸ (reconstruction)\ ¦ ë ß [ þ t > ) a . s \ @ /ô Ç

½ ¨ H { 9 n Â Ò' r ÷ &# Q s p 1950¸ @ /\ $ \ -t

r] X (LEED)\ _ ô Ç ' a ¹ 1 Ï Ð 2 × 1 ½ ¨ ¸ > r F ô Ç H

כ

s Ð ¦÷ &% 3 [2,3]. Õ ª Q s r l \ H z ´] j / B N ç ß \

"

f " é ¶ C \ P ` ¦ ' a ¹ 1 Ï½ + É Ã º e H l Õ ü t s \ O % 3 Ü ¼Ù ¼ Ð, ½ ¨^

&

h " é ¶ ½ ¨ ¸\ @ /K " f H 1980¸ @ / × æ ì ø Í t > 5 Å q 7 H ê ø Í s

÷ &# Q M ® o [4–18]. 1983¸ Binnig 1 p x \ _ K Å Ò ' V , a A & ³p â (scanning tunneling microscopy, STM)\ _ ô Ç Si(111)-7 × 7 _ " é ¶ ½ ¨ ¸ µ 1 Ï³ ð ) a Ê ê [14], Si(001)-2 × 1

½

¨ ¸ ¸ STM\ _ K " é ¶ ì r K 0 p x Ü ¼ Ð ½ ¨÷ &% 3 Ü ¼ 9 s

³

ð _ © : r \ " f_ " é ¶ ½ ¨ ¸ H 1985¸ Tromp 1 p x \ _ K

Si " é ¶ 2> hm s ½ + Ëô Ç dimer Ð s À Ò# Q 2 × 1s

¦ Ð ¦÷ &% 3 [19].

"

é

¶ [ þ t _ @ /½ © ¸ F C \ P s { 9 # Q H Si(111)-7×7 _ F

½

¨ ¸ü < H ² ú o [20,21], Si(001)-2 × 1 \ " f H Si " é ¶ [ þ t s ]

j o \ ¦ * t · ú § ¦ é ß t \ P Ü ¼ Ð ç ß s 1 l x # \ P _ Si " é ¶ ü < dimer ½ ¨ ¸\ ¦ ë ß H . s Si dimer[ þ t É r dimer

½ + Ë~ ½ Ó ¾ Óõ Ã ºf ô Ç ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð & ñ § > = # dimer row\ ¦ + þ A

$ í

ô Ç . s M : ³ ð \ " f_ é ß 0 A[ j í H F ½ ¨ ¸ { 9 # Q l

_ 1 × 1 [Fig. 2(a)]\ q K 2C ÷ & H 2 × 1 s ÷ &# Q Fig. 2(b) ü < ° ú Ü ¼ 9, Fig. 3 É r © : r \ " f ' a ¹ 1 Ï ) a s ½ ¨ ¸_ z

´+ « > STM © ` ¦ · p .

Fig. 1 \ " f · p ü < ° ú s IV7 á ¤ \ 5 Å q H Si É r 4 > h _

s Ö © H " é ¶ [ þ t õ ½ + Ë ¦ e Ü ¼ 9, (001) \ " f ³ ð

\ Ã ºf ô Ç ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ ` ¦ " f 0 AA á ¤ 2 > h_ ½ + Ë ~ ½ Ó

¾ Ó É r A A á ¤ 2 > h_ ½ + Ë ~ ½ Ó ¾ Ó\ @ /K " f 90

^◦

r > ) a

. " f, Fig. 3_ STM © \ " fü < ° ú s ô Ç 8 £ x ë ß p u Z } s

, dimer row_ ~ ½ Ó ¾ Óë ß 90

^◦

÷ ¶ 2 × 1 ½ ¨ ¸\ ¦ Ä

»t ô Ç .

Fig. 3. A typical filled-state STM image of Si(001)-2 × 1.

(3)

Si(001)-2 × 1 _ " é ¶ ½ ¨ ¸\ @ /K s : r ½ ¨ ¸ # î '

#

µ 1 Ï Ù þ ¡ H X <, % 6 £ § \ H # Q t ½ ¨ ¸ ¸4 S q[ þ t s ] jî ß

÷

&% 3 Ü ¼ STM\ _ K 2 × 1_ dimer ½ ¨ ¸ S X ) a Ê ê

\

H Å Ò Ð s ½ ¨ ¸\ ' aº ÷ &# Q" f ´ ú § É r ½ ¨ Ã º' ÷ &% 3

. íl \ H LEED STM_ z ´+ « > õ 2 × 1 Å Òl \

´ ú

Æ Òl 0 Aô Ç ½ ¨[ þ t s ´ ú § ¤Ü ¼ > í ß l Z O õ > í ß 5 Å q ¸_ µ

1 Ï² ú \ 8¹ ¡ ¤ & ñ S X ô Ç õ [ þ t s ¸l r Ù þ ¡ . í l

_ ¸4 S q[ þ t É r > í ß 0 p x§ 4 _ Â Ò7 á ¤ Ü ¼ Ð @ /^ Ð É r é ß 0 A [

j í\ ¦ 6 xÙ þ ¡ ¦, Õ ª õ Fig. 2(c)\ Ðs H ü < ° ú s

¸ H dimer [ þ t s dimer row_ » ¡ ¤ \ @ /K " f ô ÇA á ¤ Ü ¼ Ðë ß l

Ö ¦ # Q 2 × 1 ½ ¨ ¸ © î ß & ñ H Å Ò © s ô Ç1 l x î ß e

# Q M ® o . ¢ ¸ STM\ _ ô Ç z ´+ « > õ × æ \ " f ¸ s Å Ò ©

`

¦ z ´ » ~ Ã Îg Ë > H õ [ þ t ¸ µ 1 Ï³ ð÷ &% 3 Ü ¼ , 8 £ § ´ ú § É r Õ ªÒ ¨ [

þ

t s s ½ ¨\ Ã Ð# " f s ¸4 S q É r dimer row _ » ¡ ¤

\

@ /K ý aÄ º@ /g As H ´ ú § É r z ´+ « > õ ü < ´ ú t · ú § H /

B

N y @ / + þ A$ í ÷ &% 3 ¦, ² D G s ¸4 S q É r l y ÷ &% 3 . ô Ç¼ # , LEED 1 p x \ _ ô Ç z ´+ « >\ " f 100 K s Ð : r ¸ ? / 9° ú

â

Ä º 2 × 1 s ü @\ ¸ 2 × 2 4 × 2 1 p x _ © ¸ > r F ô Ç H

כ

s Õ ª Â Ò' · ú 94 R e # Q" f © S ! É r # Q t Ð 4 ¤ ¸ ú

> ÷ &% 3 [5–7].

8 £ § ( É Ó' _ > í ß 0 p x§ 4 s 7 £ x @ /÷ & ¦ ¢ ¸ô Ç > í ß l Z O s

8¹ ¡ ¤ µ 1 Ï² ú " f ª % i < Æ& h ] j{ 9 " é ¶ o > í ß [ þ t s Ã º'

÷

&% 3 H X <, Õ ª õ Si(001) \ " f_ F ½ ¨ ¸ H c(4 × 2)

© î ß & ñ ô Ç ½ ¨ ¸ H : r` ¦ % 3 > ÷ &% 3 [22,23]. c(4 × 2) ½ ¨ ¸ü < p(2 × 2) ½ ¨ ¸ s _ \ -t s H ] j{ 9 " é ¶ o

>

í ß _ ¸ ô Ç> ? /\ [ þ t # Q` ¦ & ñ ¸ Ð É r ° ú כs 9, 6 £ § Ü

¼ Ð ô ÇA á ¤ Ü ¼ Ð l Ö ¦ # Q 2 × 1, ý aÄ º@ /g A 2 × 1_ í H " f

Ð î ß & ñ ô Ç כ Ü ¼ Ð > í ß ÷ &% 3 . 1992¸ Wolkow_ STM z

´+ « >\ _ K $ : r \ " f c(4 × 2) ½ ¨ ¸ ' a ¹ 1 Ï ) a Ê ê [24], L :

F

M ô Ç Si(001) _ F ½ ¨ ¸\ @ /K " f H 6 £ § õ ° ú s : r s

z ¤ ¦ & ³F t Ä »t ÷ & ¦ e . 7 £ ¤, Si(001)-2 × 1 © \

"

f H Si " é ¶ 2> h ½ + Ë # dimer row ½ ¨ ¸\ ¦ s À Ò 9

© î ß & ñ ô Ç © I H ô ÇA á ¤ Ü ¼ Ð l Ö ¦ # Q dimer[ þ t s dimer row\ ¦ l Ö ¦ # Q ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ Ë ¨ 9 t Õ ªF Õ ª Ð '

¦ s Ö © H dimer row ü < H c(4 × 2)\ ¦ ë ß × ¼ H ½ ¨ ¸ . Õ ª

Q : r ¸ ` ¦ y dimer[ þ t É r B Ä º É r \ P î r1 l x` ¦

# , © : r \ " f H STM s LEED 1 p x \ _ K dimer row

»

¡

¤ \ @ /K ý aÄ º @ /g A 2 × 1 ½ ¨ ¸ Ð ' a ¹ 1 Ï ) a .

t

Õ ªF Õ ª Ð ' H s Ö © H ¿ º dimer row ° ú É r 0

A © ` ¦ t p(2 × 2) © s ÷ & ¦, 0 A © s ì ø Í@ / ÷ & c(4 × 2) ) a . Dimer row î ß \ " f_ dimer[ þ t s _ ©

ñ 6 x É r 0 >z y © # dimer row\ ¦ É r t Õ ªF Õ ª C \ P

\

H \ Vü @ \ O . t ë ß , s Ö © H ¿ º > h_ dimer row[ þ t

s _ © ñ 6 x É r K " f, Å Ò ¨ 8 â \ p(2 × 2) c(4 × 2) î ß & ñ ô Ç ½ ¨ ¸ ) a .

Fig. 2(d) ü < (e)\ è ß p(2 × 2)ü < c(4 × 2)_ " é ¶ ½ ¨

¸ s H dimer row s \ 0 Au H ³ ð A [ j P : 8

£

x _ Si " é ¶ [ þ t \ " f è ß . Dimer row s \ 0 Au

H [ j P : 8 £ x _ Si " é ¶ [ þ t É r s [ þ t ¿ º t © \ " f É r + þ

AI \ ¦ . \ -t © @ /& h Ü ¼ Ð Z } É r p(2 × 2) © \

"

f H s [ þ t [ j P : " é ¶ 8 £ x _ " é ¶ [ þ t É r ì ø Í@ / ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð q d

¦ o H ¸ ª ` ¦ t 9, \ -t ± ú É r c(4 × 2) © \ " f H

° ú

É r ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð { © t H + þ AI \ ¦ 2 [ô Ç . 7 á § 8 [ j >

¦ 9 s " é ¶ [ þ t s p(2 × 2) © \ " f ì ø Í@ /~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð q d

¦ o > ÷ & # QÖ ¼ A á ¤ Ü ¼ Ð ¸ = å J 9t 3 l w ¦ Û ¼à ÔY UÛ ¼

\

¦ Õ ª@ / Ð ~ Ã Î> ÷ &t ë ß c(4 × 2) © \ " fü < ° ú s ô ÇA á ¤ ~ ½ Ó ¾ Ó Ü

¼ Ð = å J o > ÷ & ² D G Õ ª ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ç ß s 1 l x ½ + É Ã º e ¦

õ & h Ü ¼ Ð H Û ¼à ÔY UÛ ¼\ ¦ ç ß ± ú Æ Ò# Q ^ & h \ -t

\

¦ ± ú Ø ¦ Ã º e > ) a . ² D G c(4 × 2) ü < p(2 × 2)_ \ -t

s H ³ ð A [ j P : 8 £ x " é ¶ [ þ t _ p [ jô Ç 0 Au s

ü < s \ É r Û ¼à ÔY UÛ ¼ K è # Â Ò\ e ¦ ^ ¦ Ã º e

.

III. Si(001)-2 × 1 »ì Å8 ý X ì È+ s Ç] K ¤

Si(001) ` ¦ L : F M > ï r q l 0 AK " f H 2 ×10

⁻¹⁰

Torr s _ í ¦ / B N ¨ 8 â \ " f B Ä º Ðî r \ P % o õ

& ñ ` ¦ 5 g ô Ç . íl _ STM z ´+ « >\ " f H s õ & ñ

\

@ /ô Ç â + « >s Â Ò7 á ¤Ù þ ¡l M :ë H \ _ 10 % s © _ < Ê [

þ

t s µ 1 ÏÒ q t l ¸ Ù þ ¡ [25]. s \ @ /K s : r [ þ t É r ¦ : r

\

" f \ P % o \ ¦ Ð \ P כ ¹1 l x (thermal fluctuation) \ _

K s & ñ ¸_ < Ê É r { © y Ò q tl t · ú § x H ¦

&

ñ ` ¦ l ¸ Ù þ ¡ [26]. Õ ª Q 8 £ § r « Ñ\ ¦ ï r q H õ

Fig. 4. An STM image showing 1-DV (circle), 2-DV (el-

lipse), (1+2)-DV (square), and type C defect (diamond).

(4)

Fig. 5. Schematic models of (a) 1-DV, (b) 2-DV, (c) (1+1)-DV, (d) (1+2)-DV, and (e) 3-DV.

&

ñ s % 3 K t " f < Ê_ Ã º ¸ × ¦ # Q[ þ t% 3 ¦ Si(001)-2×1

© \ " f µ 1 Ï| ÷ & H < Ê_ 7 á x À Ó ¸ ç ß é ß K & .

² D G 1989¸ Hamers 1 p x \ _ K s ³ ð \ Ò q tl H & h

< Ê (point defect) É r 3 t Ð כ ¹ | ¨ c Ã º e H כ s µ 1 Ï³ ð

÷

&% 3 [27]. ' Í P : A+ þ A < Ê É r Si " é ¶ 2> h Ð s À Ò

#

Q dimer 1> h כ [dimer vacancy (DV)]s 9 ¿ º

P : B+ þ A < Ê É r dimer 2 > h s # Q כ , Õ ªo ¦ [ j

P : C+ þ A < Ê É r s Ö © H 2 > h_ dimer\ " f Si " é ¶ 2> h

° ú É r ~ ½ Ó ¾ Ó\ " f m ê ø Íy כ Ü ¼ Ð & ñ o ÷ &% 3

(Fig. 4). A+ þ Aõ B+ þ A < Ê[ þ t É r Fig. 5(a) ü < (b)\ ³ ðr

)

a כ õ ° ú s Õ ª ^ Ð " î 9 STM_ z ´+ « > õ \ " f

¸ ¥ y µ 1 Ï| ) a . Õ ª Q C+ þ A < Ê\ @ /K " f H % 6 £ § Ò q t y

Ù þ ¡~ כ õ H ² ú o é ß í H y s Ö © H Si dimer 2 > h\ " f Si " é ¶ 2> h כ Ü ¼ Ð H # t t · ú § H . 1993¸ Joannopolus Õ ªÒ ¨ É r Si(001)-2 × 1 \ Ò q tU ´ Ã º e H DV _

4 ¤ ½ + Ë^ [ þ t \ @ /K s : r > í ß ` ¦ Ã º' % i [28]. # l

\

" f H A, B, C 1 p x Ü ¼ Ð ì r À Ó t · ú § ¤ ¦, DV[ þ t s Â

Ò' # Q > h t ½ + Ë½ + É M :_ " é ¶ ½ ¨ ¸ü < \ -t î ß & ñ

$ í

` ¦ ¦ 9Ù þ ¡ . © ç ß é ß ô Ç כ É r DV 1> h e H כ Ü ¼

Ð 1-DV Ð ? / 9 Hamers ¸4 S q\ " f A+ þ A\ K { © ¦ [Fig. 5(a)] s כ s 2> h 5 Å q Ü ¼ Ð e H כ s 2-DV Ð ³ ð r

¦ Hamers_ ¸4 S q\ " f H B+ þ A\ [Fig. 5(b)] K { © ô Ç

. > í ß õ H (1+2)-DV © î ß & ñ 9 [Fig. 5(d)]

Õ

ª 6 £ § s 2-DV, Õ ªo ¦ 1-DV H © Ô ¦ î ß & ñ ô Ç כ Ü ¼ Ð µ

1 ß) & . Õ ªo ¦ Hamers_ C+ þ A < Ê ¸4 S q É r -Á º Ô ¦ î ß

&

ñ # & ³z ´& h s כ Ü ¼ Ð : r` ¦ ? /§ 4 .

íl _ STMz ´+ « >\ " f H r « Ñï r q õ & ñ s p ¸ n q # ´ ú §

É

r 4 ¤ ¸ ú ô Ç ¸ ª [ þ t s M ® o ¦ s : r& h Ü ¼ Ð > í ß ¸ ÷ &% 3 Ü ¼

× æ _ # Q Õ ªÒ ¨ _ z ´+ « >[ þ t \ " f H < Ê_ Õ ü w @ /

;

¤ × ¦ # Q[ þ t% 3 ¦, Å Ò Ð ' a ¹ 1 Ï÷ & H < Ê[ þ t É r 1-DV, 2-DV, (1+2)-DV _ 3t s . C+ þ A < Ê ¸ # y ' a ¹ 1 Ï÷ &t ë

ß f Ò q t$ í " é ¶ s " é ¶ ½ ¨ ¸\ @ /ô Ç ½ ©" î s ÷ &t · ú §

¦ e Ü ¼ 9 s \ @ /K z ´+ « >s s : r Ü ¼ Ð # Q t 0 p x

$ í

õ ¸4 S q[ þ t s ] jr ÷ & ¦ e [29–36].

IV. Si(001) ì Å8 ý Y V Ë+ s ÇÊ ÝX N ËÊ Ý ÷ s ÚÅ U Øö n Ú8 ý ÇÊ Ý

1985¸ Â Ò' Si(001) \ " f 2 × n (n = 5 ∼ 12) ½ ¨ ¸

Ð ¦÷ &l r Ù þ ¡ [37–43]. % 6 £ § \ H Cu ç ß ¸% i ) a Si(001) \ " f Ð ¦÷ &% 3 Ü ¼ × æ \ H ) ¸% i ÷ &t · ú § ¤

¦ Å Ò © H r « Ñ\ " f ¸ s ½ ¨ ¸ ' a ¹ 1 Ï÷ &% 3 . r « Ñ

\

¦ L : F M > l 0 AK ¦ : r Ü ¼ Ð ` ¦§ 4 ? /o H õ & ñ

\

" f d y H 5 Å q ¸\ 2 × n õ 2 × 1s " f Ð Ø Ô

>

: r H ' a8 £ ¤ z ´\ _ # 2 × ns Si(001) _

¢

¸ É r î ß & ñ ô Ç F ½ ¨ ¸ H Å Ò © ¸ ] jl ÷ &% 3 . Si(001)- 2 × n _ ½ ¨ ¸\ ¦ 8 £ ¤& ñ ô Ç ½ ¨[ þ t ¸ µ 1 Ï³ ð÷ &% 3 ¦ s : r

&

h Ü ¼ Ð ¸ s _ { © $ í \ @ /ô Ç 7 H _ ÷ &l ¸ Ù þ ¡ . ¢ ¸ ô

Ç, STMÜ ¼ Ð 8 £ ¤& ñ # ³ ð A [ j P : 8 £ x \ " f ³ ð _

dimer row ~ ½ Ó ¾ Óõ f y ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð ' H dimer _ + þ

A$ í s s ½ ¨ ¸_ Å Ò ) a " é ¶ s H Å Ò © s ¸l ¸ Ù þ ¡

[39]. É r ô Ç ¼ # Ü ¼ Ð s ½ ¨ ¸\ " f Auger 8 £ ¤& ñ Z O \ _ K

p | ¾ Ó_ Ni ¸% i ` ¦ Ø ¦Ù þ ¡ H Ð ¦ ¸ e % 3 . B Ä º p

| ¾ Ó_ Nis > r F Ù ¼ Ð Ð: x _ Auger 1 l x ¸| \ " f H

Ø ¦ ÷ &t · ú § ¦ À Ó| ¾ Ó` ¦ B Ä º ß ¼> # Ø ¦ ô Ç Ni_ ¸

%

i | ¾ Ó É r @ /| Ä Ì 0.5–1 % p ë ß s ¦ Å Ò © Ù þ ¡ [44].

s

Qô Ç C â \ " f r s ë H ] j\ @ /K ¦ 9K Ð

´ ú § É r | Ã Ð[ þ t É r L : F M ô Ç Si(001) 0 A\ " f Si ë ß Ü ¼ Ð 2 × n ½ ¨ ¸ > r F ô Ç ¦ Å Ò © Ù þ ¡t ë ß p | ¾ Ó_ F K5 Å q ¸% i

\

_ K s ½ ¨ ¸ Ò q tU ´ Ã º e H 0 p x$ í ¸ e % 3 . z ´ ]

j Ð 1990¸ @ / × æ ì ø Í t ¸ Si(001) ` ¦ ' a ¹ 1 Ï l 0 Aô Ç r

« Ñï r q õ & ñ s ] j@ / Ð & ñ w n ÷ &# Q e t · ú § ¤Ü ¼Ù ¼ Ð, r

«

Ñ\ ¦ L : F M > ï r q H õ & ñ \ " f Ò q tl H ë H ] j{ 9 0 p x

$ í

¸ e % 3 . Õ ªA " f : r 7 Hë H _ $ × æ ô Ç " î É r Si(001)

_ r « Ñ\ ¦ ï r q H õ & ñ ` ¦ % 3 > ] j# Q " f s ë

H ] j\ ] X HÙ þ ¡ [45]. $ Si(001) J ?s ( \ ¦ ¸ ú Å Òl 0

AK Á º% Á Ó ü t| 9 s 9 כ ¹ô ÇX < s \ ¦ 0 AK " f H Ta ~ Ã Ì}

`

¦ s 6 xÙ þ ¡ . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð Si É r Ta õ ì ø Í6 £ x t · ú § H ¦

· ú

94 R e l M :ë H s . ´ ú § É r â Ä º r « Ñ\ ¦ ¦& ñ l 0 AK Mo` ¦ 6 x l ¸ t ë ß Mo É r ç ß s t ë ß Si õ ì ø Í6 £ x

# Si(001)_ ` ¦ ¸% i r v ¦ ³ ð ` ¦ } 9 > ë ß [ þ t l M

:ë H \ Mo É r Si õ f ] X ] X 8 ú ¤ î ß ) a . Õ ª 6 £ § r « Ñ

¦& ñ @ / H Mo F « Ñ\ ¦ ¾ ú £ " f ë ß [ þ t% 3 . Ta F « Ñ\ ¦ / B N

# f ] X r « Ñ ¦& ñ @ /\ ¦ ë ß × ¼ H כ s # Q§ > ¦ Û ¼_ Y U Û

¼ Ð ½ + É â Ä º s _ ½ ¨$ í $ í ì r Fe, Ni, Cr 1 p x \ _ K ¸

%

i ÷ & s [ þ t $ í ì r õ ì ø Í6 £ x ½ + É Ã º e l M :ë H s . Mo É r Si õ f ] X ] X 8 ú ¤ ë H ] j\ ¦ µ 1 ÏÒ q tr v t ë ß Ta\ _ K f ] X

& h é ß s ~ ½ Ót ÷ & Á º~ ½ Ó . Si(001) J ?s ( H ] j

¸ \ " f 4 R : r © I Õ ª@ / Ð / B N ¸ î ß \ V , % 3 . { 9 ì ø Í

&

h Ü ¼ Ð Si J ?s ( \ ¦ L : F M > l 0 AK " f H $ ³ ð

\

W = Ä »l Ó ü t s F K5 Å q ¸% i ` ¦ o < Æ& h ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð ] j

(5)

¦ ³ ð _ SiO

2

} ` ¦ d y H 1 p x _ ] X ¸ ú · ú

94 R e Ü ¼ 9 @ /Â Òì r _ | Ã Ð[ þ t É r s õ & ñ ` ¦ ç ß . Õ ª

Q s õ & ñ _ ë H ] j& h É r 6 x H r 1 p x s B Ä º L : F M

t · ú §Ü ¼ ¸y 9 s ~ ½ ÓZ O \ _ K r « Ñ\ ¦ _ ¸ t · ú §

>

¸% i r v H z ´Ã º\ ¦ ½ + É Ã º e H כ s . Õ ªA " f # l

" f H s ¸ H õ & ñ ` ¦ Ò q t| Ä Ì ¦ ] j ¸ \ " f 4 R : r

© I Õ ª@ / Ð / B N ¸\ V , É r כ s . { 9 ì ø Í& h Ü ¼ Ð ] j ¸

\

" f H : £ ¤$ í s a % ~ É r SiO

2

\ ¦ J ?s ( ³ ð \ $ í © r & Ø ¦

H X < s כ É r : £ ¤$ í s B Ä º a % ~ " f ´ ú § É r â Ä º\ Si J ? s

( \ ¦ Ð ñô Ç . s X O > / B N ¸ î ß \ V , # Q Si J ?s (

H Si õ ì ø Í6 £ x t · ú § H Ta ~ Ã Ì} Ü ¼ Ð Ð ñ÷ &# Q" f MoÜ ¼

Ð ) a r « Ñ ¦& ñ @ /\ ¦& ñ ) a .

Õ

ª 6 £ § \ H 1–2{ 9 1 l x î ß 700

^◦

C & ñ ¸_ : r ¸\ " f Ä » t

÷ &# Q é ß í H ô Ç \ P % o õ & ñ \ _ K J ?s ( Å Ò _ _ þ v l 1

p

x s ] j ) a Ê ê þ j7 á x& h Ü ¼ Ð 1200

^◦

C & ñ ¸_ ¦ : r \ " f 5 íç ß Ä »t ÷ & H \ P % o õ & ñ ` ¦ # Q ì ø Í4 ¤ # ³ ð 8 £ x

`

¦ ] j " f L : F M > % o ) a . s X O > # ¸% i ÷ &

t

· ú § É r L : F M ô Ç Si(001)-2 × 1 r « Ñ ô Ç A á ¤ Ü ¼ Ð ï r q ÷ &

¦ 1 l x r \ F K5 Å q _ ¸% i ´ òõ \ ¦ Ðl 0 AK Mos Û ¼ _

Y UÛ ¼ r « Ñ ¦& ñ @ /\ ¦& ñ ) a r « Ñ ¸ ï r q ÷ &% 3 . s X O

> ë ß [ þ t # Q r « Ñ\ ¦ 3r ç ß s © Í ty r Ê ê © : r

\

" f STMÜ ¼ Ð ' a ¹ 1 Ïô Ç õ L : F M ô Ç r « Ñ_ â Ä º # Q " \ P

%

o ¸| \ " f ¸ 2 × n ½ ¨ ¸ H ) ' a ¹ 1 Ï÷ &t · ú § ¤ . s ü

< @ / ¸& h Ü ¼ Ð Û ¼_ Y UÛ ¼ü <_ ] X 8 ú ¤ \ _ K ¸% i ) a r

«

Ñ\ " f H r « Ñ_ ³ ð \ 5 g 2 × n ½ ¨ ¸ ' a ¹ 1 Ï÷ &% 3 Ü

¼ 9 Õ ª _ ½ ¨[ þ t \ " f Ð ¦ ) a ü < ° ú s Í ty r ç ß ` ¦ À

1 Ïo ½ + É â Ä º 2 × n s ' a ¹ 1 Ï÷ & ¦ ; ;y d y 2 × 1 ½ ¨

¸\ ¾ ú > ÷ &% 3 . ¢ ¸ s X O > { 9 é ß ¸% i ) a r « Ñ\ " f H ì

ø Í4 ¤ ) a \ P % o \ ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ 2 × n ½ ¨ ¸ H \ O # Qt t · ú §

¦ > 5 Å q z e .

² D G s õ \ " f · ú Ã º e H כ É r s \ L : F M ô Ç Si(001) \ " f Ò q tU ´ Ã º e ¦ · ú 94 R : r 2 × n ½ ¨ ¸

z ´ É r Û ¼_ Y UÛ ¼ 1 p x _ F K5 Å q Ü ¼ ÐÂ Ò' _ p | ¾ Ó_ ¸

%

i \ _ K Ò q t| H כ s . Û ¼_ Y UÛ ¼ F K5 Å q É r Õ ª $ í ì r s

@ /^ Ð Fe (74 %), Ni (18 %), Cr (8 %) 1 p x Ü ¼ Ð s À Ò# Q 4

R e H X < Fe õ Cr_ â Ä º\ H Si J ?s ( 0 A\ ç ß ¸% i s

÷ &# Q ¸ ì ø Í4 ¤ ÷ & H \ P % o \ _ ô Ç ³ ð 8 £ x _ 5 p x o Ð

Fig. 6. STM images of Ni-contaminated 2 × n on Si(001)

×

æ \ H ] j 0 p x t ë ß Ni_ â Ä º\ H Si(001) _ ³ ð

î ß A á ¤ Ü ¼ Ð > 5 Å q g Ë >È Ò # ½ Ó © ¸% i _ ï ß À ÓÓ ü t s z H

. ¢ ¸ s X O > Ò q t| 2 × n _ " é ¶ ½ ¨ ¸ H STM Ü ¼ Ð B Ä º

&

ñ x 9 > 8 £ ¤& ñ Õ ª _ É r Õ ªÒ ¨ s Å Ò © Ù þ ¡~ כ õ

° ú

s ³ ð s [ j P : 8 £ x t H כ s m ¦ é ß t (1+2)-DV ü < 2-DV ´ ú §s Ò q t " f s [ þ t s dimer row _ f

y ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð C \ P H ½ ¨ ¸ כ ` ¦ · ú Ã º e . s כ ` ¦

r K $ 3 Ni õ ° ú É r p | ¾ Ó_ F K5 Å q _ ¸% i \ _ K Si(001) \ H @ /| ¾ Ó_ DV < Ê[ þ t s µ 1 ÏÒ q t ¦ s כ [ þ t É r

· ú

¡\ " f Ð כ õ ° ú s + þ A$ í \ -t \ _ K (1+2)-DV 2-DV 1 p x õ ° ú É r é # Qo \ ¦ s À Ò 9, s כ [ þ t É r r Si(001)

_ Û ¼à ÔY UÛ ¼ K è\ ¦ : x ô Ç ò ø Í$ í \ -t _ y è\ ¦ 0 AK Fig. 6 \ Ðs H ü < ° ú s dimer rowü < f y ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð C

\ P

H כ Ü ¼ Ð ^ ¦ Ã º e . Õ ª Q p | ¾ Ó_ Ni ¸% i s # Q b

G> s @ /½ © ¸_ ½ ¨ ¸ o\ ¦ { 9 Ü ¼v H כ H f

& ñ S X y · ú 94 R e t · ú § .

s

t Si(001)-2 × 1\ ¦ STM Ü ¼ Ð ' a ¹ 1 Ï½ + É M : ¥ y ´ ú §

É

r ª _ DV[ þ t s > r F H כ s ' a ¹ 1 Ï÷ &% 3 . s ½ ¨\ ¦ :

x K Ä »Æ ÒK ^ ¦ Ã º e H כ É r Si(001)-2×1 _ ³ ð \ > r F

H & h É r | ¾ Ó_ DV[ þ t ¸ ¸ ² D G É r F K5 Å q s É r Ô ¦ í

HÓ ü t[ þ t _ ¸% i \ _ ô Ç כ s u ´ H כ s . íl _

½ ¨[ þ t \ " f H Si(001)-2 × 1 \ " f _ 10 %\ ² ú H

< Ê[ þ t s µ 1 ÏÒ q t l ¸ Ù þ ¡ . Õ ª Q þ j H \ H / B N ¸\ ¦ 8 a

% ~ > ¸% i \ @ /ô Ç ' a o \ ¦ 8 ^ o =$ > # < Ê _

µ 1 ÏÒ q tÒ ¦ s 1 % s ÷ & ¸2 ¤ ï r q H כ s 0 p x

[46].

¢

¸ s ½ ¨ s \ H Si(001)-2 × 1\ ¦ ï r q H õ & ñ s B

Ä º Ð ° ? . -Á º À 1 Ïo d y 2 × ns Ò q tl

< Ês B Ä º ´ ú § ¦ b # Q& l M :ë H s . § î 1200

^◦

C Â

Ò' 900

^◦

C t H q §& h À 1 Ïo d y ¦ Õ ª s Â Ò' H 1

^◦

C\ ¦ d y H X < 1ì r` ¦ o > ô Ç H d s % 3 .

Õ

ª Q s ½ ¨\ ¦ : x K < Ês ´ ú § t 2 × n s Ò q t l

H כ É r ¸¿ º ¸% i \ _ ô Ç H כ s · ú 9 Ê êÂ Ò' H s

r « Ñ\ ¦ ï r q H כ s B Ä º / '0 >& . é ß í H y : r ¸\ ¦ 1200

^◦

C & ñ ¸ t ` ¦ 9" f 5 í & ñ ¸ Ä »t r Ê ê Ð ? / o

H כ ` ¦ # Q Y V ì ø Í4 ¤ H כ ë ß Ü ¼ Ð < Ês & h ¦ L :

F

M ô Ç Si(001)-2 × 1 ½ ¨ ¸ ¸ ú ë ß [ þ t # Qt 9, Å Ò_ ½ + É & h É r r

« Ñ Ô ¦í HÓ ü t \ ¸% i ÷ &t · ú § ¸2 ¤ ¸d H כ ÷ r s .

V. Si(001)-2 × 1 ü; c" e8 ý Ò Å+ s Ç] K ¤: 4 m º

þ

j H ì ø Í ¸^ í ß \ O _ ] j ¸/ B N& ñ \ " f H f â 300 mm_ J

?s ( 6 x ) a . Si(001) \ " f dimer row 90

^◦

~ ½ Ó

¾ Ó` ¦ Ë ¨ H é ß { 9 " é ¶ 8 £ x _ Z } s s H 1.36 ˚ A s Ù ¼ Ð

(6)

Fig. 7. Schematic monatomic step structures on Si(001). Notice that the S

B

step tends to meander more than the S

A

step.

Á ºo / B N` ¦ ¸ ú K ¸ V , É r Si(001)-2 × 1 0 A\ " f é ß { 9

"

é

¶ 8 £ x Ã ºï r Ü ¼ Ð ¨ î ò ø Í > Ä »t ½ + É Ã º H \ O . " f · ú ¡

\

" f 7 H _ ) a & h < Ê ü @\ ¸, Si(001) \ H Fig. 7 \ \ V r

ô Ç כ õ ° ú s < Ê > é ß ½ ¨ ¸ ì ø Í× ¼r > r F ô Ç .

Hamers 1 p x É r Si(001)-2 × 1 0 A\ é ß { 9 " é ¶ 8 £ x _ > é ß

½

¨ ¸ > r F H כ ` ¦ µ 1 Ï| % i Ü ¼ 9, ¢ ¸ô Ç Õ ª " é ¶ ½ ¨ ¸

t ¸ # QÖ ¼ & ñ ¸ STM\ _ ô Ç z ´+ « >Ü ¼ Ð µ 1 ß+ À I [25].

s

: r& h Ü ¼ Ð H Chadi \ _ K : r & h Ü ¼ Ð 7 H _ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 [47], > é ß = å Q (step edge) s dimer rowü < ¨ î ' ô Ç כ ` ¦ S

_A

(A > é ß ), f y ~ ½ Ó ¾ Ó כ ` ¦ S

B

(B > é ß ) ¦ ì r À ÓÙ þ ¡

. s [ þ t _ " é ¶ ½ ¨ ¸\ @ /K " f H A > é ß É r Fig. 8 \ " fü <

° ú

s ¿ º t " é ¶ ½ ¨ ¸ 0 p x ¦ B > é ß É r Fig. 9 \

Ðs H כ õ ° ú s © = å Q Â Òì r _ dimer_ 0 Au \

rebonded, nonbonded, split-dimer 1 p x Ü ¼ Ð ì r À Ó÷ &% 3

. s : r > í ß ` ¦ : x K " f A > é ß Ð B > é ß _ + þ A$ í \ - t

Z } ¦, B > é ß \ " f H = å Q Â Òì r s rebonded Ð ) a כ s

© î ß & ñ H 1 p x _ l : r& h : r s ? / 9& .

Fig. 8. Atomic structure of S

A

step on Si(001)

>

é ß ½ ¨ ¸\ @ /K 7 á § 8 & ñ S X ô Ç s : r ½ ¨ H 1994¸ Bernholc Õ ªÒ ¨ \ _ K M ® o Ü ¼ 9 s [ þ t _ ½ ¨\ " f H 8

H ½ © ¸_ ] j{ 9 " é ¶ o > í ß ` ¦ Ã º' # 7 á § 8 & ñ S X ô Ç : r

`

¦ s = å J # Q ? /% 3 [48]. Õ ª Q s ½ ¨\ " f ¸ A > é ß \

"

f 0 p x ô Ç ¿ º t ½ ¨ ¸ × æ # QÖ ¼ כ s 8 î ß & ñ ô Ç © I

H > í ß © _ ¸ # 3 0 A î ß \ " f µ 1 ß) è q Ã º H \ O % 3 . Õ ª

Q z ´+ « >\ " f H ½ Ó © ô Ç A á ¤ (S

A1

) ë ß µ 1 Ï| ) a [49].

Fig. 8 \ è ß ü < ° ú s ¿ º t " f Ð É r A > é ß _

s H ³ ð A [ j P : 8 £ x \ " f 9, s s H Sec. II \ " f l Õ ü tÙ þ ¡~ c(4 × 2)ü < p(2 × 2) s _ s ü <

H : r& h Ü ¼ Ð ° ú . 7 £ ¤ S

A1

\ " f H ³ ð A [ j P : 8 £ x _ Si " é ¶ ° ú É r ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð = å J o ¦, S

A2

\ " f H ì ø Í@ / ~ ½ Ó ¾ Ó Ü

¼ Ð + 'd ¦ 2 ; . z ´+ « >\ " f ½ Ó © H 8 î ß & ñ ) a © S !

É

r [ j P : 8 £ x _ Si " é ¶ ° ú É r ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð s = å J 9" f Û ¼à Ô Y

UÛ ¼\ ¦ ç ß s K è½ + É Ã º e H â Ä º, 7 £ ¤ S

A1

כ s

. r ´ ú , A > é ß \ " f 0 AA á ¤ terrace _ Si dimer_ l

Ö ¦ # Qf É r A A á ¤ terrace _ dimer row 0 A\ e H t < Ê

É r dimer row s \ 0 Au H t \ & ñ ) a . A

A á ¤ terrace _ dimer row 0 A( s )\ e H Si dimer H ½ Ó

© > é ß = å QA á ¤ _ Si " é ¶ ` ¦ > (? / 9> ) ) a .

Hamers 1 p x É r Si(001) \ @ /ô Ç STM z ´+ « >\ " f 2 × 1 ½ ¨

¸ H Si " é ¶ ¿ º> hm s ¸# " f dimer row ½ ¨ ¸\ ¦ s ê r

H כ ` ¦ Ð s Ê ê > é ß ½ ¨ ¸\ @ /K " f ¸ ½ ¨\ ¦ # B

>

é ß _ â Ä º = å Q Â Òì r É r rebonded ü < nonbonded ¿ º t

¸¿ º > r F ô Ç ¦ Å Ò © Ù þ ¡ . t ë ß , B > é ß _ = å Q Â Òì r \

"

f nonbonded\ ¦ µ 1 Ï| Ù þ ¡ H Å Ò © É r ¸ ú 3 l w ) a ì r$ 3 \ _ ô

Ç כ Ü ¼ Ð \ P 2 ; / B N ç ß \ " f H ) t · ú § H [25, 50]. Å Ò : £ ¤Z > ô Ç â Ä º\ nonbonded l ¸ H X

< r « Ñ\ ¦ d y H r ç ß s -Á º À 1 Ï " f Si " é ¶ [ þ t s î ß

(7)

Fig. 9. Atomic structure of S

B

step on Si(001)

&

ñ ) a o \ ¦ ¹ 1 Ô ° ú r ç ß s Ø æì r t · ú §` ¦ â Ä º dimer row \ P _ dimer row[ þ t Ð î ß A á ¤ \ [ þ t # Q H â Ä º

e

H X < s â Ä º ] jô Ç& h Ü ¼ Ð nonbonded + þ As l

¸ ô Ç [50]. ¢ ¸ Ni s ¸% i ) a 2 × n ½ ¨ ¸\ " f H B

>

é ß _ = å Q Â Òì r É r ½ Ó © split-dimer + þ AÜ ¼ Ð H X <, L

: F M ô Ç Si(001)-2 × 1 © \ " f ¸ × ¼Ó ü t > split-dimer + þ AI

' a ¹ 1 Ï÷ & H â Ä º e . Õ ª Q s â Ä º\ ¦ [ jy Ð

Å Ò0 A\ " f H ½ Ó © DV µ 1 Ï| ÷ &l M :ë H \ , split-dimer + þ

AI _ B > é ß É r Å Ò0 A\ > r F H DV [ þ t _ Û ¼à ÔY UÛ ¼ Ð

ô Ç כ s [50]. 7 £ ¤, Si(001)-2 × 1 _ B > é ß \ " f H rebonded + þ As l : r s 9 Å Ò0 A\ DV > r F # Û ¼à ÔY U Û

¼\ ¦ p u H â Ä º split-dimer + þ As l ¸ ô Ç . Õ ª o

¦ nonbonded_ â Ä º H Å Ò : £ ¤Z > ô Ç â Ä º\ t ë

ß r « Ñ\ ¦ ; ;y d ) " f Si " é ¶ [ þ t s î ß & ñ ) a ½ ¨ ¸\ ¦ ¹ 1 Ô

° ú r ç ß s Ø æì r ) t · ú § H כ Ü ¼ Ð Á ºr K

¸ a % ~ .

Si(001)-2 × 1 0 A_ é ß " é ¶ 8 £ x > é ß \ @ /ô Ç " é ¶ ½ ¨ ¸

H STM z ´+ « >\ _ K & ³ © : r& h Ü ¼ Ð ¢ - a y ½ ©" î ÷ &% 3 [49]. Si(001)-2 × 1 0 A\ " f_ kink ½ ¨ ¸\ ¦ ½ ©" î l 0

AK & ñ x 9 ô Ç STM z ´+ « >` ¦ Ù þ ¡ ¦ A > é ß õ B > é ß s ë ß

H & h kink\ " f_ " é ¶ ½ ¨ ¸ H ³ ð A ! Ó P : 8 £ x t

? / 9 H " é ¶ ½ ¨ ¸_ ½ ©" î s 9 כ ¹Ù þ ¡ . s \ ¦ 0 AK " f, Sec. II \ " f ¦¹ 1 ÏÙ þ ¡~ L : F M ô Ç ³ ð _ F ½ ¨ ¸[ þ t õ · ú ¡\ " f [ O

" î ô Ç A x 9 B > é ß _ $ í | 9 [ þ t Ð Â Ò' , ³ ð _ Si dimer[ þ t s

ë ß 7 á ¤ r & ½ + É ½ ©g Ë :[ þ t` ¦ Æ ÒØ ¦ K Ð 6 £ § õ ° ú .

(i) Dimer æ · + e ·# a Ò Ï Ö R # aÝ « ¿ R Ë ÁU c ¿ / ×( × dimer row ' ×/ ×ã Ã × Ð M m Ü «= Ü « Ì f C@ × ë > ß j ø 5

Fig. 10. STM image near monatomic steps on Si(001) showing various kink structures.

. l ¿ Ö R dimer row · " ë > ß jT Ò » D 1 # aÝ «

§

´Ç a ø 5 dimer ø 5 ® X ´ ' ×/ ×ã Ã × e ·# am ¢ > × l º Ð M Æ Á5 + Ò R dimer æ ·Ö R / ×( × ð 5 7 ' ×/ × ã

Ã × e ·# a ë > Ð M ¿ l .

(ii) A N í 5 + ¿ R N ¢ >U c" 8 terrace + dimer row

D( l )U c Ñ Ï Ð M D® X ´ terrace + Si x j S Ð M / ×( ×

D( 8 ) ® X ´ã Ã × e ·# a$ Ñ Ï .

Fig. 11. Atomic structure near the kink of monatomic

steps on Si(001). The positive and the negative corners

are indicated by an ellipse and a rectangle, respectively.

(8)

(iii) B N í 5 + ¿ R N ¢ >U c" dimer row + m ¸ Ç ÐU c D n

Ð M dimer Ð M / ×( × rebonded Ì f C@ × = ³ ¿ì 5 Ñ .

" B N í 5 + m ¸ Ç Ð dimerÐ M 8 terrace + rebonded dimer row (RDR)ø ¥ o >Ú r b C y, Ú r ø

\ ã Ã × 8 terrace + dimer row l U c Dn

N Û Ö S .

Fig. 10 É r STM z ´+ « >\ " f % 3 ` ¦ Ã º e H כ Ü ¼ Ð" f, B

>

é ß _ 4 ¤ ¸ ú ô Ç ¸ ª [ þ t õ kink Â Ò H _ > é ß ½ ¨ ¸_ ¸ ª

`

¦ Ð# Å Ò ¦ e . > é ß ½ ¨ ¸\ " f kinkê ø Í 5 Å q& h s t · ú §

¦ , s H > é ß Â Òì r` ¦ ´ ú H X < s \ _ K > é ß _ 0 AA á ¤ terrace _ dimer row A A á ¤ \ @ /K 270

^◦

¸Ø ¦ ÷ & H 4 A

#

Q : r Â Òì r õ 90

^◦

ë ß ¸Ø ¦ ÷ & H [ þ t # Qç ß 2t 7 á x À Ó Ð Ð

ü

â Ä º\ ¦ NC (negative corner) ¦ . Fig. 10\ ¿ º

×

s

r& h Ü ¼ Ð p(2 × 2) ½ ¨ ¸\ ¦ ë ß H H כ ` ¦ z ´+ « > « Ñ\ " f

· ú

Ã º e .

Fig. 11 \ " f Ð H ü < ° ú s PC Å Ò0 A\ " f H A > é ß s

º í H 0 A\ ¦ . s A > é ß ` ¦ + þ A$ í H dimer row _

s \ 0 Au ô Ç . Õ ª Q , A > é ß _ ½ ©g Ë : (ii)\ _ K , PC kink \ " f_ A > é ß ` ¦ + þ A$ í H dimer row _ t } dimer \ " f H ½ Ó © ¾ ú A á ¤ " é ¶ A ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð î ß A á ¤ " é ¶

>

) a .

s

ü < ° ú É r PC \ " f_ ¸Ú æ s dimer_ " é ¶ ½ ¨ ¸ H, / B N Ä

» ½ + Ë_ U ´s \ ¦ ß ¼> t · ú §l 0 AK , A terrace_ RDR \ 5 Å q H " é ¶ [ þ t` ¦ y y A A á ¤ s 0 AA á ¤ Ü ¼ Ð l Ö

RDR É r 2 " é ¶ Å Òl (×2) Ð l Ö ¦ # Qf ` ¦ ì ø Í4 ¤ " f B > é ß _ î ß A á ¤ Ü ¼ Ð ' > ) a . õ & h Ü ¼ Ð, s RDR ü

< ) a B > é ß _ dimer[ þ t É r Õ ª % ò ¾ Ó` ¦ ~ Ã Î p(2 × 2) Å

Òl Ð l Ö ¦ # Qt > ) a . s â ¾ Ó É r ì ø Í@ /A á ¤ \ " f ' K

¸ H p(2 × 2) Å Òl ü < ë ß " f â Ô q t½ + É M : t > 5 Å q ) a . ì ø Í

@

/A á ¤ \ " f ¸ H p(2 × 2) Å Òl H s כ õ ~ ½ Ó ¾ Ós ì ø Í@ /s Ù ¼

Ð × æ ç ß & ñ ¸\ " f ë ß 9 × æ ç ß \ 0 Au H ¿ º > h_ dimer row H Â Òì r& h Ü ¼ Ð c(4 × 2) ½ ¨ ¸\ ¦ ë ß H . s כ É r STM

_

z ´+ « > « Ñ\ " f µ 1 Ï| ÷ & H B Ä º & ³ © : r& h " é ¶ ½ ¨ ¸s 9 s : r > í ß \ " f kink \ O H Á ºô Çy | B > é ß \ " f H p(2 × 2) ½ ¨ ¸ î ß & ñ ¦ ] jr ) a כ õ H s e [48]. & ³z ´& h Ü ¼ Ð kink > r F t · ú § H | > é ß ½ ¨ ¸ H ë

ß [ þ t l Ô ¦ 0 p x l M :ë H s .

NC (negative corner) \ " f ¸, PC_ â Ä ºü < ° ú s , l : r

&

¹

A á ¤ _ dimer row H A > é ß ` ¦ ë ß × ¼ H \ P _ dimer rowü <

c(4 × 2) ½ ¨ ¸\ ¦ ë ß H . " f, Fig. 11\ \ Vr ) a ü <

° ú

á

¤ Ü ¼ Ð Ï ã L H : £ ¤$ í ` ¦ Ðs > ) a . ¢ ¸ô Ç, s \ B > é

Õ ªF Õ ª + þ AI Ð ' K Ù ¼ Ð # l \ ) a B > é ß _

= å Q Â Òì r É r ² D G p(2 × 2) _ ½ ¨ ¸\ ¦ . s X O >

#

kink Å Ò0 A\ " f_ " é ¶ ½ ¨ ¸ H ¢ - a# 4 > & ñ ) a . Õ ª o

ë ß ) \ Vü @ \ O . s : r& h Ü ¼ Ð kink Å Ò0 A_ " é ¶ ½ ¨

¸\ ¦ ] j{ 9 " é ¶ o Ð & ñ S X > > í ß l \ H é ß 0 A[ j í B Ä

>

> í ß ) a ½ ¨ õ H µ 1 Ï³ ð÷ &t · ú § ¤ .

l

Ö ¦ l ß ¼t · ú § É r Si(001)-2 × 1 \ " f H é ß { 9 " é ¶ 8

£

x _ > é ß [ þ t s > r F t ë ß [110]_ ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð 4

^◦

s © l Ö

¦ # Q| 9 â Ä º 2 " é ¶ 8 £ x _ > é ß s 8 î ß & ñ > ) a . s â Ä

º Si " é ¶ [ þ t É r 90

^◦

m 2 ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ Ë ¨Ù ¼ Ð ² D G r « Ñ

^

\ 5 g ° ú É r ~ ½ Ó ¾ Ó_ dimer row[ þ t ë ß > r F > ) a .

° ú

כs ¦ ½ ¨ l / 'î r H Si J ?s ( 0 A\ GaAsü < ° ú É r

° ú

¼ Ð l Õ ü t& h Ü ¼ Ð B Ä º Ä »e . Õ ª X < Si(001) \ " f l

Ö ¦ l ß ¼t · ú § É r â Ä º dimer row_ ~ ½ Ó ¾ Ós é ß " é ¶ 8 £ x _

> é ß m ½ + É M : 90

^◦

Ð 7 Ù ¼ Ð Õ ª 0 A\ $ í

^◦

m 7 9 ² D G s [

þ

t s ë ß H Â Òì r É r < ÊÜ ¼ Ð 6 x # ë ß [ þ t # Q Ó ü t| 9 _

¼ Ð s Ô ¦ o < Ê` ¦ F G4 ¤ ½ + É 0 p x$ í s e # Q" f ' a d ` ¦ = å J

%

3 ¦ s : r õ z ´+ « >Ü ¼ Ð ½ ¨ ÷ &% 3 [51,52]. s 2" é ¶ 8

£

Ð & h 6 x ÷ & 9 kink Å Ò0 A\ " f_ " é ¶ ½ ¨ ¸ ¸ · ú ¡\ " fü < ° ú s

{ 9 ' a$ í e > K s ) a [53].

(9)

VI. Si(001) ü; c" e C Ì ¦ R 8 ý È k È ¼ ôV ê s

$ í

x # ' K & . Õ ª X <, z ´o B H õ s 7 H × ¼ü <_

t · ú § ¤l M :ë H \ s 7 H × ¼ü < z ´o B H J ?s ( _ >

s # Qb G> ÷ &# Q e ` ¦ \ @ /K " f ' a d s ´ ú § & . ¢ ¸ ô

Ç z ´o B H Ð s ` ¦s " f : £ ¤$ í s a % ~ É r ì ø Í ¸^ F

«

Ç . ¢ ¸ É r ô Ç ¼ # Ü ¼ Ð H þ j H Ã ºz ¸ ç ß è H Â Ò ì ø Í ¸

^

² ú

F « Ñ\ ¦ s 6 x # è \ ¦ ë ß [ þ t 9 H r ¸ ÷ & ¦ e

. s \ ¦ 0 AK " f H % i r Ï ã ÎF G& h Ü ¼ Ð H Ä »l ì r [ þ t` ¦ z

´o B H õ ° ú É r ì ø Í ¸^ Ó ü t| 9 õ ½ + Ë` ¦ K H X < s \ ¦ 0

ü t| 9 Ð Ð: x _ Ä »l Ó ü t É r z ´o B H õ ] X ½ + Ë` ¦ r v H X < # Q

9¹ ¡ § s ´ ú §Ü ¼Ù ¼ Ð Ä º Ä »l Ó ü t õ 2 ; o$ í s Z } É r ò ø Í è Ð z

´o B H J ?s ( _ ³ ð ` ¦ % o ô Ç Ê ê × æ \ Ä »l Ó ü t` ¦ ] X

½

´o B H õ ° ú s Å Òl Ö ¦ ³ ð\ " f IV7 á ¤ \ 5 Å q H Ó ü t| 9 Ð" f, z

_1−x

C

_x

_ \ -t Ì s` ¦ or v H 1 p x _ : £ ¤Z > ô Ç 3

l q& h \ 6 x ½ + É Ã º e H 0 p x$ í ¸ e . s C â \ " f y

½ ¨ [ þ t _ 2 [ ¾ Ó\ # Q t _ ½ ¨[ þ t s ¸ ½ l ç

ß ' ÷ &# Q M ® o Ü ¼ ò ø Í è" é ¶ \ ¦ & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð À Ò# Q z ´ o

B H õ D ¥ ½ + Ë H l Õ ü t s > hµ 1 Ï÷ &t · ú § " f # Q t ë H ]

j& h [ þ t ë ß ¸Ø ¦ ÷ &# Q K ÷ &t · ú § ¦ ¸ ½ r ç ß ` ¦ = å J # Q M ® o

.

1990¸ @ / íì ø ÍÂ Ò' z ´o B H J ?s ( _ ³ ð A \ ò ø Í

è8 £ x` ¦ V , ` ¦ Ã º e % 3 H Ð ¦ e % 3 ¦ s \ @ /ô Ç s

: r& h ¦¹ 1 Ï 1 p x ¸ e % 3 Ü ¼ & ñ $ í & h Ã ºï r \ " f Õ ªu ¦ ´ ú

"

f ò ø Í è$ í ì r` ¦ ) ¹ 1 Ô` ¦ Ã º \ O % 3 H ì ø Í~ Ã Ì ¸ s # Q& .

s

ì r \ @ /ô Ç ë H ] j& h É r Si(001) J ?s ( 0 A\ # QÖ ¼ & ñ ¸ _

ò ø Í è\ ¦ Å Ò{ 9 8 ¸ # l \ > r F H ò ø Í è_ ª ` ¦

&

ñ S X > 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e H ~ ½ ÓZ O s ) \ O H כ s % 3 .

ò

ø Í è H " é ¶ Ù þ õ _ Ã º & h É r ! 9î r " é ¶ è# " f s

: r s _ í ß ê ø Í` ¦ s 6 x ô Ç 8 £ ¤& ñ Z O < Ê É r X- ` ¦ s 6 x ô

Ç ~ ½ ÓZ O \ " f ¸ ] j@ / Ð Ø ¦ ÷ &t · ú §l M :ë H s . s Qô Ç ë

H ] j[ þ t M :ë H \ 2000¸ @ /\ [ þ t # Q" f t C/Si(001)\ @ / ô

Ç ½ ¨ H ) ' s ÷ &t 3 l w ¦ e % 3 .

VII. Si(001)-2 × 1 ü; c" e8 ý C 2 H ₂ Ä Z Ø 8 ý ÿ

Y c l

ò

| 9

É r [ j 9 E $ (C

2

H

2

) s ¦ Si(001) É r ì ø Í ¸^ è _ l

: r F « Ñ Ð 6 x ÷ & H s Ù ¼ Ð, C

2

H

2

/Si(001) r Û ¼% 7 É r

`

¦ = å J # Q M ® o [58–72]. s r Û ¼% 7 _ " é ¶ ½ ¨ ¸ ½ ¨^ & h Ü ¼

Ð ½ ¨÷ &l ¸A \ s p C

2

H

₂

H í ¦ / B N ¨ 8 â \ " f Si(001)-2 × 1 \ ¸Ø ¦ r v f ¨ Ã Ì S X Ò ¦ s _ 1 Ð ¢ - a# 4

>

^◦

C & ñ ¸

Ð ç ß é ß y \ P _ ¸¿ º ì r K ÷ &# Q Ã º è H H

2

_

½

¨ ¸\ @ /K " f H íl \ H ³ ð _ © 0 A8 £ x \ e H Si dimer\ ¦ s À Ò H " é ¶ [ þ t õ ì ø Í6 £ x H כ s ¦ 9÷ &% 3 ¦ Si dimer\ ¦ L : ¦ Õ ª s \ [ þ t # Q H ¸4 S q ¸ ¦ 9÷ &% 3 Ü ¼

#

Q t Ð ¢ - a& h z ´+ « > õ Si dimer ^ H L :t t · ú §

H H כ s · ú 9& [58–60]. Õ ª 6 £ § Si dimer _ ¾ ú A

á ¤ bond[ þ t õ ½ + Ë # Fig. 12(a)ü < ° ú s f ¨ Ã Ì H ¸4 S q s

t t · ú § " f ´ ú § É r t t \ ¦ ~ Ã Î ¤ . 1997¸ \ H STM \ _

ô Ç z ´+ « > õ C

²

H

2

ì r H Si(001)-2 × 1 0 A\ " f 2 × 2

½

¨ ¸\ ¦ s ê r H כ s Ð ¦÷ & " f % 6 £ § õ H É r ~ ½ Ó ¾ Ó Ü

¼ Ð 7 H ê ø Ís > h÷ &% 3 [62]. Ä º ¸ H Si dimer ü < ì ø Í 6

£

x t · ú § ¦ m | -8 A " f ç ß H z ´ ^ Â Ò

Û ¼ Q ° ? H X < 1999¸ \ H s כ ` ¦ É r ¸4 S q Ð K $ 3

Fig. 12. Possible models of C

2

H

2

molecules adsorbed on

Si(001)-2 × 1. Di-σ models: (a) on-top, (b) end-bridge,

and (c) paired end-bridge. Tetra-σ models: (d) parallel

bridge and (e) rotated bridge.

Ç² D G ³ ðï r õ  < Æ ½ ¨" é ¶ Ó ü t| 9 | ¾ Ó³ ðï r Â Ò  ¸³ ð Õ ªÒ ¨, @ / 305-600 (2005¸ 12 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

Si(001)  »ì Å8 ý Ì ¦ R   ºÑ ÷ C Ì ¦ R 8 ý È k È ¼  ôV ê s

 »Â 6 Ò  x ∗ · ¦   ÷ 7 B †

ô

 Ç² D G ³ ðï  r õ  < Æ  ½ ¨" é ¶ Ó ü t| 9 | ¾ Ó³ ðï  r Â Ò  ¸³ ð  Õ ªÒ  ¨, @ /  305-600 (2005¸  12 Z 4 6{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

 :

r  7 Hë  H \ " f  H Si(001) ³ ð  õ  ³ ð  \   µ 1 Ï& h Ü ¼ Ð Ò q t$ í ÷ &  H & h    < Ê x 9 > é ß  ½ ¨ ¸, Õ ªo  ¦ C " é ¶   _

 g Ë >È Ò\  _ ô  Ç Si(001) l ó ø Í_    + þ A\  @ /ô  Ç Å Ò ' V , a A & ³p  â (STM) z ´+ « >õ  ] j{ 9 " é ¶ o > í ß `  ¦ s 6 x ô

 Ç   ½ ¨   õ [ þ t`  ¦  Ð ¦ô  Ç . Si(001) ³ ð  \ " f  H ³ ð  " é ¶  [ þ t s  dimer\  ¦ + þ A$ í   H F ½ ¨ ¸ { 9 # Q   H X

&

h

   < Ê[ þ t _   ª s  7 £ x ô  Ç . Si(001) ³ ð  \   ½ Ó ©   > r F    H > é ß  ½ ¨ ¸ü < s [ þ t > é ß  ½ ¨ ¸ ,  s  9 

   H kink \ " f_  " é ¶   ½ ¨ ¸\  ¦   & ñ ½ + É Ã º e    H  & ³ ©  : r& h   ½ ©g Ë :[ þ t`  ¦ l Õ ü t % i Ü ¼ 9, s  ½ ©g Ë :[ þ t`  ¦ s  6

x   @ /Â Òì  r _  " é ¶   ½ ¨ ¸\  ¦ [ O " î x 9 \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º e   . ô  Ç¼ # , C  D ¥{ 9 \  _ K  Si(001) ³ ð   É r  ª ô  Ç



 + þ A`  ¦ { 9 Ü ¼v   H X <, g Ë >È Òô  Ç C " é ¶   ³ ð  x 9  W 1   P : 8 £ x \  0 Au   ¦   Ð 0 A\  Si dimer vacancy\  ¦ Ò q

t$ í r   .  D ¥{ 9  ) a C  ª s  0.05 ML  Ð  & h `  ¦ M :  H W 1P : 8 £ x \   D ¥{ 9  ) a C " é ¶  [ þ t s  1 " é ¶ Ü ¼ Ð & ñ § > =

#  2 × n ½ ¨ ¸\  ¦, Õ ª s  © { 9  M :  H 2 " é ¶ Ü ¼ Ð & ñ § > = #  c(4 × 4) ½ ¨ ¸\  ¦ + þ A$ í ô  Ç . s ü < ° ú  É r   ½ ¨   õ

[ þ t É r  ¦K  ©  ¸ STM z ´+ « >õ  ] j{ 9 " é ¶ o > í ß `  ¦   ½ + Ë #   D ¥{ 9 ÷ &  H C " é ¶  _   ª `  ¦ & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð   & ñ

½

+ É Ã º e    H l Õ ü t\  ¦ > hµ 1 Ï % i l \  0 p x % i  . s  > hµ 1 Ï  ) a l Õ ü t É r Si(001) ³ ð  õ  B, P, N, O 1 p x _  s  7

á x" é ¶  è[ þ t  s _   ©  ñ  6 x`  ¦ ½ ©" î   H X < Ä »6 x >   6 x| ¨ c  כ s  .

PACS numbers: 68.43.Fg, 68.37.Ef, 68.43.Bc, 68.47.Fg

Keywords: z ´o  B H, (001)³ ð  , F ½ ¨ ¸, Å Ò ' V , a A & ³p  â , ] j{ 9 " é ¶ o > í ß ,    < Ê, > é ß ,  [ j 9 E $ , ò ø Í è D ¥{ 9 

I. Si8 ý + s ÇX N Ë  º



 / B N ' a Ü ¼ Ð ë ß [ þ t # Q4 R  6 x ÷ &# Q  ¸~    l   ñ_  7 £ x;  ¤ l

\  ¦ @ /^  l  0 AK    ½ ¨ ~  õ & ñ \ " f 1947¸  > hµ 1 Ï  ) a à

Ô ½ t Û ¼'   H % 6 £ § \   H Ge`  ¦ l ì ø ÍÜ ¼ Ð ë ß [ þ t # Q&  Ü ¼  s  Ê

ê / B I : £ ¤$ í s   8 a % ~ É r Si Ü ¼ Ð F « Ñ @ /^ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 s Ê ê ì

ø Í[ jl   Å   H 1 l x î ß    É r 5 Å q  ¸ Ð µ 1 Ï  `  ¦  [ þ v #  20[ j l

 Ê êì ø Í_  o 9ô  Ç    ë  H" î _  g 1 P`  ¦ x Ä º  H f  ] X & h   >  l

 ÷ &% 3  . Å Òl Ö  ¦ ³ ð\ " f IV7 á ¤ \  5 Å q   H Si õ  Ge É r C

"

é

¶   Ð ë ß [ þ t # Q  z ´] j_  s   7 H × ¼ü < ° ú  É r ½ ¨ ¸\  ¦  t

 ¦, " é ¶  [ þ t  s _  y © ô  Ç / B N Ä »  ½ + ËÜ ¼ Ð   K  Õ ª l > & h

$ í

| 9  É r B Ä º é ß é ß   .

é # Qo  (bulk)  © I \ " f Si_  é ß 0 A[ j í (unit cell)  H Fig. 1 õ  ° ú s  & ñ ¹ ¢ ¤  ^  Ð ÷ &# Q e  Ü ¼ 9 Õ ª î ß \   ¸¿ º 8> h _

 Si " é ¶   [ þ t # Q e    [1]. s  é ß 0 A[ j í_  ô  Ç   _  U ´ s

, 7 £ ¤,     © Ã º  H 5.43 ˚ A s  ¦ [001] ~ ½ Ó ¾ Ó`  ¦    `  ¦ 

E-mail: [email protected]

E-mail: [email protected]

9 " f Ð ~ ½ Ó ¾ Ó`  ¦ 90

 Ð ² ú o    H 4 > h_  " é ¶  8 £ x s   > r F ô  Ç

. s [ þ t y   8 £ x _  Z  } s  s   H 1.36 ˚ A s  ¦ y   8 £ x \ " f s  Ö

 ©   H  ©   î  r " é ¶    s _   o   H 3.84 ˚ A s   ) a .

C   H õ  Â Ò'  ¸ ú  · ú  9  s   7 H × ¼  < É Ê  ½ ¨ ¸ s ü @

\

 20[ jl  Ê êì ø Í\  D h\  v >  · ú  9  C

,  ¸È ÓÚ Ô 1 p x _  # 



Q  © s   > r F  t ë ß , Si õ  Ge_   â Ä º @ /l · ú õ   ©  : r _ 

¨ 8

 â \ " f  H s   7 H × ¼ ½ ¨ ¸_  é ß { 9  © ë ß   > r F ô  Ç .

Fig. 1. The conventional unit cell of the diamond struc- ture of Si.

-459-

Fig. 2. Dimer reconstructions on Si(001): (a) bulk-terminated 1 × 1, (b) symmetric 2 × 1, (c) asymmetric 2 × 1, (d) p(2 × 2), and (e) c(4 × 2).

II. Si(001) ì Å8 ý < 0  º× Dc Ü R Ì ¦ R   º

ì

ø Í[ jl   Å   H l ç ß  1 l x î ß  è  H Â Ò  µ 1 Ï  `  ¦ K  : r    í ß 

\ O

 ü ì  r \  Si  ' aº  l Õ ü t \  ´ ú § É r È Ò  s À Ò# Q4 R M ® o  ¦, Õ ª

 

õ  Si  ' aº  l Õ ü t É r [ j © \ " f  ©  µ 1 Ï   ) a ì  r   ÷ &% 3 

.  & ³F  f   â 300 mm  Å   H  ¦¾ ¡ §| 9 _  Si J ?s (   H ø ß 

° ú

כ\  ~ 1 >  ½ ¨½ + É Ã º e  >  ÷ &% 3  ¦ Si J ?s (   H #  Q ì  r  \ 

"

f ¼ # o   ¦ ¾ ¡ §| 9  a % ~ É r l ó ø ÍÜ ¼ Ð  6 x ÷ & ¦ e   . ì ø Í ¸^ 



è _  ] j  `  ¦ 0 AK " f  H é ß 0 A   & h { ©  " é ¶  _  x 9  ¸ Z  }



¦ l > & h   l & h : £ ¤$ í s  a % ~ É r Si(001)   s  Å Ò Ð  6 x ÷ &



 H X <, s     É r  ¸ ½  l ç ß \    5 g   ½ ¨ ´ ú §s  ÷ &# Q M ® o  ¦



&

³F   H Õ ª : £ ¤$ í s  ¸ ú  · ú  94 R e   .

Ç² D G ³ ðï r õ < Æ ½ ¨" é ¶ Ó ü t| 9 | ¾ Ó³ ðï r Â Ò ¸³ ð Õ ªÒ ¨, @ / 305-600 (2005¸ 12 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

Si(001) »ì Å8 ý Ì ¦ R ºÑ ÷ C Ì ¦ R 8 ý È k È ¼ ôV ê s

»Â 6 Ò x ^∗ · ¦ ÷ 7 B ^†

Ç² D G ³ ðï r õ < Æ ½ ¨" é ¶ Ó ü t| 9 | ¾ Ó³ ðï r Â Ò ¸³ ð Õ ªÒ ¨, @ / 305-600 (2005¸ 12 Z 4 6{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

:

r 7 Hë H \ " f H Si(001) ³ ð õ ³ ð \ µ 1 Ï& h Ü ¼ Ð Ò q t$ í ÷ & H & h < Ê x 9 > é ß ½ ¨ ¸, Õ ªo ¦ C " é ¶ _

g Ë >È Ò\ _ ô Ç Si(001) l ó ø Í_ + þ A\ @ /ô Ç Å Ò ' V , a A & ³p â (STM) z ´+ « >õ ] j{ 9 " é ¶ o > í ß ` ¦ s 6 x ô

Ç ½ ¨ õ [ þ t` ¦ Ð ¦ô Ç . Si(001) ³ ð \ " f H ³ ð " é ¶ [ þ t s dimer\ ¦ + þ A$ í H F ½ ¨ ¸ { 9 # Q H X

< Ê[ þ t _ ª s 7 £ x ô Ç . Si(001) ³ ð \ ½ Ó © > r F H > é ß ½ ¨ ¸ü < s [ þ t > é ß ½ ¨ ¸ , s 9

H kink \ " f_ " é ¶ ½ ¨ ¸\ ¦ & ñ ½ + É Ã º e H & ³ © : r& h ½ ©g Ë :[ þ t` ¦ l Õ ü t % i Ü ¼ 9, s ½ ©g Ë :[ þ t` ¦ s 6

x @ /Â Òì r _ " é ¶ ½ ¨ ¸\ ¦ [ O " î x 9 \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º e . ô Ç¼ # , C D ¥{ 9 \ _ K Si(001) ³ ð É r ª ô Ç

+ þ A` ¦ { 9 Ü ¼v H X <, g Ë >È Òô Ç C " é ¶ ³ ð x 9 W 1 P : 8 £ x \ 0 Au ¦ Ð 0 A\ Si dimer vacancy\ ¦ Ò q

t$ í r . D ¥{ 9 ) a C ª s 0.05 ML Ð & h ` ¦ M : H W 1P : 8 £ x \ D ¥{ 9 ) a C " é ¶ [ þ t s 1 " é ¶ Ü ¼ Ð & ñ § > =

# 2 × n ½ ¨ ¸\ ¦, Õ ª s © { 9 M : H 2 " é ¶ Ü ¼ Ð & ñ § > = # c(4 × 4) ½ ¨ ¸\ ¦ + þ A$ í ô Ç . s ü < ° ú É r ½ ¨ õ

[ þ t É r ¦K © ¸ STM z ´+ « >õ ] j{ 9 " é ¶ o > í ß ` ¦ ½ + Ë # D ¥{ 9 ÷ & H C " é ¶ _ ª ` ¦ & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼ Ð & ñ

+ É Ã º e H l Õ ü t\ ¦ > hµ 1 Ï % i l \ 0 p x % i . s > hµ 1 Ï ) a l Õ ü t É r Si(001) ³ ð õ B, P, N, O 1 p x _ s 7

á x" é ¶ è[ þ t s _ © ñ 6 x` ¦ ½ ©" î H X < Ä »6 x > 6 x| ¨ c כ s .

Keywords: z ´o B H, (001)³ ð , F ½ ¨ ¸, Å Ò ' V , a A & ³p â , ] j{ 9 " é ¶ o > í ß , < Ê, > é ß , [ j 9 E $ , ò ø Í è D ¥{ 9

I. Si8 ý + s ÇX N Ë º

/ B N ' a Ü ¼ Ð ë ß [ þ t # Q4 R 6 x ÷ &# Q ¸~ l ñ_ 7 £ x; ¤ l

\ ¦ @ /^ l 0 AK ½ ¨ ~ õ & ñ \ " f 1947¸ > hµ 1 Ï ) a à

Ô ½ t Û ¼' H % 6 £ § \ H Ge` ¦ l ì ø ÍÜ ¼ Ð ë ß [ þ t # Q& Ü ¼ s Ê

ê / B I : £ ¤$ í s 8 a % ~ É r Si Ü ¼ Ð F « Ñ @ /^ ÷ &% 3 Ü ¼ 9 s Ê ê ì

ø Í[ jl Å H 1 l x î ß É r 5 Å q ¸ Ð µ 1 Ï ` ¦ [ þ v # 20[ j l

Ê êì ø Í_ o 9ô Ç ë H" î _ g 1 P` ¦ x Ä º H f ] X & h > l

÷ &% 3 . Å Òl Ö ¦ ³ ð\ " f IV7 á ¤ \ 5 Å q H Si õ Ge É r C

¶ Ð ë ß [ þ t # Q z ´] j_ s 7 H × ¼ü < ° ú É r ½ ¨ ¸\ ¦ t

¦, " é ¶ [ þ t s _ y © ô Ç / B N Ä » ½ + ËÜ ¼ Ð K Õ ª l > & h

| 9 É r B Ä º é ß é ß .

é # Qo (bulk) © I \ " f Si_ é ß 0 A[ j í (unit cell) H Fig. 1 õ ° ú s & ñ ¹ ¢ ¤ ^ Ð ÷ &# Q e Ü ¼ 9 Õ ª î ß \ ¸¿ º 8> h _

Si " é ¶ [ þ t # Q e [1]. s é ß 0 A[ j í_ ô Ç _ U ´ s

, 7 £ ¤, © Ã º H 5.43 ˚ A s ¦ [001] ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ ` ¦

9 " f Ð ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ 90

Ð ² ú o H 4 > h_ " é ¶ 8 £ x s > r F ô Ç

. s [ þ t y 8 £ x _ Z } s s H 1.36 ˚ A s ¦ y 8 £ x \ " f s Ö

© H © î r " é ¶ s _ o H 3.84 ˚ A s ) a .

C H õ Â Ò' ¸ ú · ú 9 s 7 H × ¼ < É Ê ½ ¨ ¸ s ü @

20[ jl Ê êì ø Í\ D h\ v > · ú 9 C

, ¸È ÓÚ Ô 1 p x _ #

Q © s > r F t ë ß , Si õ Ge_ â Ä º @ /l · ú õ © : r _

â \ " f H s 7 H × ¼ ½ ¨ ¸_ é ß { 9 © ë ß > r F ô Ç .

II. Si(001) ì Å8 ý < 0 º× Dc Ü R Ì ¦ R º

ø Í[ jl Å H l ç ß 1 l x î ß è H Â Ò µ 1 Ï ` ¦ K : r í ß

ü ì r \ Si ' aº l Õ ü t \ ´ ú § É r È Ò s À Ò# Q4 R M ® o ¦, Õ ª

õ Si ' aº l Õ ü t É r [ j © \ " f © µ 1 Ï ) a ì r ÷ &% 3

. & ³F f â 300 mm Å H ¦¾ ¡ §| 9 _ Si J ?s ( H ø ß

כ\ ~ 1 > ½ ¨½ + É Ã º e > ÷ &% 3 ¦ Si J ?s ( H # Q ì r \

f ¼ # o ¦ ¾ ¡ §| 9 a % ~ É r l ó ø ÍÜ ¼ Ð 6 x ÷ & ¦ e . ì ø Í ¸^

è _ ] j ` ¦ 0 AK " f H é ß 0 A & h { © " é ¶ _ x 9 ¸ Z }

¦ l > & h l & h : £ ¤$ í s a % ~ É r Si(001) s Å Ò Ð 6 x ÷ &

H X <, s É r ¸ ½ l ç ß \ 5 g ½ ¨ ´ ú §s ÷ &# Q M ® o ¦

³F H Õ ª : £ ¤$ í s ¸ ú · ú 94 R e .

´o B H & ñ ` ¦ (001) s ¸Ø ¦ ÷ & ¸2 ¤ Ø Ô Fig. 1õ Fig. 2(a) \ " f · ú Ã º e H ü < ° ú s © 0 A\ ¸Ø ¦ ÷ &# Q e

H z ´o B H " é ¶ [ þ t É r A ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð H 2 > h_ ½ + Ë` ¦ Ä » t

t ë ß 0 A ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð H 2 > h_ ½ + Ës = å S # Q4 R e . y y

_ = å S # Q ½ + Ë\ H _ ë ß G 0 >4 R e l M :ë H

\ -t & h Ü ¼ Ð Ô ¦ î ß & ñ # , s Ö © H ¿ º ³ ð " é ¶ [ þ t s

½ + Ë # Fig. 2(b)% ! 3 dimer\ ¦ + þ A$ í < ÊÜ ¼ Ð+ î ß & ñ ô Ç

ð F ½ ¨ ¸ (reconstruction)\ ¦ ë ß [ þ t > ) a . s \ @ /ô Ç

½ ¨ H { 9 n Â Ò' r ÷ &# Q s p 1950¸ @ /\ $ \ -t

r] X (LEED)\ _ ô Ç ' a ¹ 1 Ï Ð 2 × 1 ½ ¨ ¸ > r F ô Ç H

כ

s Ð ¦÷ &% 3 [2,3]. Õ ª Q s r l \ H z ´] j / B N ç ß \

f " é ¶ C \ P ` ¦ ' a ¹ 1 Ï½ + É Ã º e H l Õ ü t s \ O % 3 Ü ¼Ù ¼ Ð, ½ ¨^

h " é ¶ ½ ¨ ¸\ @ /K " f H 1980¸ @ / × æ ì ø Í t > 5 Å q 7 H ê ø Í s

÷ &# Q M ® o [4–18]. 1983¸ Binnig 1 p x \ _ K Å Ò ' V , a A & ³p â (scanning tunneling microscopy, STM)\ _ ô Ç Si(111)-7 × 7 _ " é ¶ ½ ¨ ¸ µ 1 Ï³ ð ) a Ê ê [14], Si(001)-2 × 1

¨ ¸ ¸ STM\ _ K " é ¶ ì r K 0 p x Ü ¼ Ð ½ ¨÷ &% 3 Ü ¼ 9 s

ð _ © : r \ " f_ " é ¶ ½ ¨ ¸ H 1985¸ Tromp 1 p x \ _ K

Si " é ¶ 2> hm s ½ + Ëô Ç dimer Ð s À Ò# Q 2 × 1s

¦ Ð ¦÷ &% 3 [19].

¶ [ þ t _ @ /½ © ¸ F C \ P s { 9 # Q H Si(111)-7×7 _ F

¨ ¸ü < H ² ú o [20,21], Si(001)-2 × 1 \ " f H Si " é ¶ [ þ t s ]

j o \ ¦ * t · ú § ¦ é ß t \ P Ü ¼ Ð ç ß s 1 l x # \ P _ Si " é ¶ ü < dimer ½ ¨ ¸\ ¦ ë ß H . s Si dimer[ þ t É r dimer

½ + Ë~ ½ Ó ¾ Óõ Ã ºf ô Ç ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð & ñ § > = # dimer row\ ¦ + þ A

ô Ç . s M : ³ ð \ " f_ é ß 0 A[ j í H F ½ ¨ ¸ { 9 # Q l

_ 1 × 1 [Fig. 2(a)]\ q K 2C ÷ & H 2 × 1 s ÷ &# Q Fig. 2(b) ü < ° ú Ü ¼ 9, Fig. 3 É r © : r \ " f ' a ¹ 1 Ï ) a s ½ ¨ ¸_ z

´+ « > STM © ` ¦ · p .

Fig. 1 \ " f · p ü < ° ú s IV7 á ¤ \ 5 Å q H Si É r 4 > h _

s Ö © H " é ¶ [ þ t õ ½ + Ë ¦ e Ü ¼ 9, (001) \ " f ³ ð

\ Ã ºf ô Ç ~ ½ Ó ¾ Ó` ¦ ` ¦ " f 0 AA á ¤ 2 > h_ ½ + Ë ~ ½ Ó