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Ann. Phys. Fr.
Volume 10, Number 1, 1985
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Page(s) | 43 - 53 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys:0198500100104300 | |
Published online | 01 June 2004 |
Ordering on surfaces
Department of Physics, Faculty of Science, Osaka University, Toyonaka, Osaka 560, Japan
Surface reconstruction such as those of Si(111), Ge(111) and Ge-Sn(111) and also the ordering of adatoms on surface can be discussed with the lattice gas model with interactions of an extended range. It is necessary then to determine first of all the ground state in the case of a highly frustrated lattice with competing interactions. It is discussed that the geometrical inequalities restricting the lowest possible values of certain linear combinations of the total numbers of pairs, triads, ... are useful to solve the problem. Infinite series of the ground states in the case of the honeycomb lattice and the (7 x 7), (5 x 5), (2 x 8) and related disordered states at high temperatures of Si and Ge(111) surface are discussed as illustrative examples of the analysis.
Résumé
La reconstruction en surface, comme par exemple pour Si(111), Ge(111) et Ge-Sn(111), ainsi que l'ordre des adatomes en surface, peuvent se discuter à partir du modèle de gaz sur réseau avec interactions étendues. Il est nécessaire de déterminer d'abord l'état fondamental dans le cas d'un réseau fortement frustré avec des interactions en compétition. On montre que l'on peut utiliser dans la résolution de ce problème les inégalités géométriques qui limitent les plus basses valeurs possibles de certaines combinaisons linéaires du nombre total de paires, triades, ... Des séries infinies sur l'état fondamental dans le cas du réseau hexagonal, ainsi que les réseaux 7 x 7, 5 x 5 et 2 x 8 et les états désordonnés correspondants, à haute température, des surfaces de Si et Ge(111) servent d'exemples illustrant cette analyse.
PACS: 6820 – Solid surface structure / 6845B – Sorption equilibrium at solid fluid interfaces
Key words: adsorbed layers / elemental semiconductors / germanium / silicon / surface structure / semiconductor / surface reconstruction / adatom ordering / extended range interactions / Si 111 / Ge 111 / Ge Sn 111 / lattice gas model / ground state / highly frustrated lattice / competing interactions / honeycomb lattice / 7*7 / 5*5 / 2*8 / disordered states / high temperatures
© EDP Sciences, 1985