Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия наноструктур на поверхности монокристалла меди тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор физико-математических наук Юров, Владимир Юрьевич

• Юров, Владимир Юрьевич
• доктор физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Юров, Владимир Юрьевич

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Сканирующий туннельный микроскоп и установка для исследования поверхности в СВВ условиях.

1.1. Введение.

1.2. Сверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп.

1.2.1. Сверхвысоковакуумная установка

1.2.2. Вакуумный модуль «ВСТМ-1»

1.2.3. Электроника и программное обеспечение СТМ

1.3.Алгоритм компенсации дрейфовых и других линейных искажений и калибровки СТМ.

1.3.1. Основные факторы, вызывающие искажение СТМ изображений

1.3.2. Основные теоретические допущения и ограничения

1.3.3. Теория разработанного алгоритма сканирования

1.3.4. Теоретические аспекты калибровки

1.3.5. Экспериментальная проверка алгоритма: калибровка

1.3.6. Экспериментальная проверка алгоритма: восстановление неискаженного изображения

1.3.7. Выводы по использованию разработанного алгоритма

1.3.8. Сопоставление разработанного алгоритма с последующими работами в этом направлении

1.4. Выводы Главы 1.

Глава 2. Тестовое СТМ исследование адсорбции хлора на Cu(lOO) и метод сканирующей туннельной спектроскопии.

2.1.Введени е.

2.2.Методика изготовления острых вольфрамовых игл.

2.2.1. Необходимость в острых иглах для рельефных структур

2.2.2. Процесс изготовления игл

2.2.3. Результат и анализ изготовления игл

2.2.4. Выводы по методике изготовления игл

2.3.Тестовое СТМ исследование поверхности Cu(lOO) при адсорбции хлора.

2.4.Метод сканирующей туннельной.спектроскопии (СТС).

2.5.Измерение методом СТС энергии поверхностных состояний Е0 на Cu(lll).

2.6.Выводы Главы 2.

Глава 3. СТМ исследование фуллеренов и одностенных углеродных нанотрубок.

3.1.Введени е.

3.2.Исследование адсорбции фуллеренов Сбо и С70 на поверхности

Cu(lll).

3.2.1. Свойства фуллеренов

3.2.2. Обзор СТМ исследований по адсорбции Сбо и С7о на поверхности

3.2.3. Установка и методика эксперимента

3.2.4. Адсорбция смеси фуллеренов Сбо(х)С7о(1-х) при х=

3.2.5. Адсорбция смеси фуллеренов С6о(х)С7о( 1-х) при х=

3.2.6. Адсорбция смеси фуллеренов Сбо(х)С7о(1-х) при х=0,

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия наноструктур на поверхности монокристалла меди»

4.2. Методика эксперимента: специфика ФЭСУР и СТС.157

4.3. Исследования ПС при напылении Ag на Си(111) при 300 К.164

4.4. Исследования ПС при напылении Ag на Си(111) при 150 К.183

4.5. Превращение структуры муарагв сеть-дислокаций при нагреве пленки Аё/Си(111).193

4.6.Модельный расчет энергии поверхностных состояний.201

4.7.Выводы Главы 4.204

4.8.Сравнение результатов проведенных исследований с последующими работами.206

Глава 5. Образование наноостровков при напылении меди на монослой Ад/Си(111) с сетью дислокаций.208

5.1. Введение.208

5.2.Методика напыления тонких пленок и проведения эксперимента. .210 5.3.Образование наноостровков и модель их послойной структуры.211

5.4.Модель, объясняющая форму и положение островков на террасе . .214

5.5.Проверка модели формирования островков путем модификации исходного шаблона.'.219

5.6.Выводы Главы 5.222

Заключение: Основные выводы диссертационной работы.223

Благодарности.225

Список литературы.227

Список сокращений

ACM - атомно-силовая микроскопия

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

ВАХ - вольт-амперная характеристика

ВЗМО - высшая заполненная молекулярная орбиталь г.ц.к. - гранецентрированная кубическая (решетка) г.п.у. - гексагональная плотноупакованная (решетка)

ДМЭ - дифракция медленных электронов

ДЭВЭ - дифракция электронов высокой энергии

JI - Ленгмюр (1 JI =10"6 Topp х 1 с)

ЛПС — локальная плотность состояний

МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия

MC - монослой

МСП - масс-спектрометр

НВМО - низшая вакантная молекулярная орбиталь ОЗБ - объемная зона Бриллюэна ОС - обратная связь

ОУН - одностенная углеродная нанотрубка ПЗБ - поверхностная зона Бриллюэна ПС - поверхностные состояния ПТД — программируемая термо-десорбция ПШПВ - полуширина на полувысоте

ПТСРП - протяженной тонкой структуры рентгеновского поглощения ПЭМВР - просвечивающий электронный микроскоп высокого разрешения РСП (XAS) - рентгеновская спектроскопия поглощения РТСРП (EXAFS) - растянутая (протяженная) тонкая структура рентгеновского поглощения РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РЭС (XPS) — рентгеновская электронная спектроскопия СД - синхронный детектор СВВ - сверхвысоковакуумный

СОМБП - сканирующий оптический микроскоп ближнего поля СТМ - сканирующий туннельный микроскоп СТС - сканирующая туннельная спектроскопия ТДМС (TDS) - термо-десорбционная масс-спектрометрия ФЭС - фотоэлектронная спектроскопия

ФЕСУР - фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением

ХОПГ — хорошо ориентированный пиролитический графит

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь

ЦСП - цифровой сигнальный процессор

ЭДС - электродвижущая сила

ЭОС - электронная оже-спектроскопия

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

В настоящее время в физике твердого тела значительное место занимают исследования поверхности, поскольку именно поверхность и интерфейс играют важнейшую роль в активности катализаторов и в адсорбционных явлениях, электронике и механике. Еще более важное значение имеет исследование объектов нанометрового размера, так как основные свойства кластеров и нанообъектов существенно отличаются от свойств макрокристаллов того же вещества. В основном, это связано с двумя фундаментальными эффектами.

Первый эффект связан с проявлением квантово-размерных явлений в наноструктурах и с изменением их электронного спектра, что, в свою очередь, приводит к модификации всех макроскопических свойств: химических, электрических, оптических, магнитных и др.

Другой эффект связан с тем, что при уменьшении размеров нанообъекта возрастает доля атомов, находящаяся на его поверхности, и это в большей степени определяет его свойства [1]. Такое специфическое поведение нанообъектов имеет важное значение как для физики и химии, так и для биологии и медицины.

Необходимо особо выделить микроэлектронику, которая в значительной степени определяет черты современной науки и повседневного быта. Двигаясь по пути миниатюризации, микроэлектроника подошла к пределу характерных размеров основных элементов транзисторов в 32 нм, где уже начинают сказываться квантово-размерные эффекты, и усиливается влияние атомов интерфейса на границе деталей транзисторов и других элементов микpocxeмi Это требует поиска новых решений, которые могут быть найдены в области фундаментальных исследований наноструктур.

Благодаря развитию экспериментальной техники появилась возможность уточнять и применять указанные фундаментальные теоретические положения в экспериментах с реальными наноструктурами. Важную роль в этом процессе сыграло развитие молекулярно-лучевой эпитаксии [2], позволившей напылять монокристаллические пленки, а создание методов сканирующей, туннельной микроскопии и спектроскопии (СТМ/СТС) [3], атомно-силовой микроскопии (АСМ) дало возможность не только изучать структуры на поверхности с атомной точностью, но и манипулировать отдельными атомами [4].

Серьезным стимулом к исследованию нанообъектов послужило открытие фуллеренов, а затем углеродных нанотрубок, которые являются яркими примерами самоорганизации атомных структур и демонстрируют новые свойства материалов при образовании атомами углерода структур пониженной размерности. Это сформировало целые научные направления и нашло широкое применение в различных отраслях знания [5, 6].

Исследование и создание новых нанообъектов, изучение влияния взаиморасположения в них отдельных атомов на электронные свойства этих нанообъектов являются в настоящее время актуальными задачами.

Современное исследование наноструктур коснулось различных направлений, естествознания. Только в области физики можно привести в качестве примеров самоорганизованный рост наноструктур при молекулярно-лучевой эпитаксии в многоатомных слоях [7] и управляемую сборку молекул на уровне отдельных атомов с помощью СТМ [8], конструирование на основе фуллеренов новых молекул и встраивание углеродных нанотрубок в элементы микросхем [9].

Одной из причин, приводящих к самоорганизации адсорбата на поверхности кристалла и образованию наноструктур, является механическое напряжение в интерфейсе- адсорбат-подложка, возникающее при адсорбции или напылении монослоев [10]. Это явление сопровождается многими интересными эффектами,.такими как изменение ориентации и упорядочение адсорбированных молекул, изменение энергии поверхностных состояний

11], самоструктурирование монослоев атомов с созданием упорядоченных массивов наноструктур на поверхности [12].

Структура интерфейса между двумя различными материалами определяется детальным балансом между структурами двух соответствующих твердых фаз и взаимодействием атомов на самом интерфейсе [13]. Еще в 1949 г. Франк и Ван дер Мерве [14] предсказали, что механическое напряжение (стресс), возникающее на интерфейсе, может разгружаться путем образования дислокаций несоответствия в атомной структуре. Под дислокациями несоответствия подразумеваются такие области, в которых межатомные связи с сильно измененными длинами чередуются с доменами, имеющими близкие к нормальным длины связей в кристалле. Наличие дислокаций влияет не только на свойства адгезии в интерфейсе и, следовательно, его прочность, но и на электронные свойства. Большое число исследований структур путем электронной микроскопии посвящено изучению интерфейсов с дислокациями микронного масштаба [15]. Но значительно труднее получить детальное описание дислокаций на атомном уровне.

С появлением СТМ'стали возможны такие исследования дислокаций на атомном уровне, как, например, при росте одного металла на другом [16]. Для Ag на Р1(111) [17] и Си на 11и(0001) [18] было обнаружено образование псевдоморфного напряженного верхнего монослоя. Затем в последующих напыленных слоях напряжение снималось либо при возникновении одинаково направленных одномерных доменных стенок, либо более изотропно при возникновении двумерной сети дислокаций во втором слое.

Наличие сети регулярных дислокаций в слое интерфейса между адсорбатом и подложкой может быть, использовано в качестве естественной-маски для создания упорядоченных наноструктур. Как отмечается в [12], дислокации часто задерживают диффузию адсорбированных атомов и поэтому образуют как бы шаблон, способствующий зарождению наноструктур из диффундирующих адатомов. Существенным преимуществом такого подхода по сравнению с точечным воздействием иглы СТМ является структурирование вещества, происходящее сразу на

О 9 (л 1 большой площади [12] ~1 мкм и даже ~1 мм с участием нанообъектов, подчиняющихся законам самоорганизованного роста в кинетическом [19] или термодинамическом режиме [20, 21]. Кроме того, упорядоченные нанообьекты могут взаимодействовать между собой и создавать новые эффекты и свойства на всей покрытой ими поверхности.

Таким образом, тематика диссертации относится к одной из актуальных и активно развивающихся областей физики поверхности — созданию и изучению наноструктур.

Цель диссертационной работы

Цель диссертации состояла в исследовании структуры и модификации свойств нанообъектов при изменении их атомного строения в результате адсорбции на поверхности Си(111), создании новых наноструктур на основе обнаруженных свойств интерфейса А§/Си(111) и изучении механизмов их формирования.

В основе формирования в атомном масштабе большинства изучаемых в данной диссертации наноструктур лежит именно самоорганизация и механическое напряжение в пленке адсорбата.

Объекты исследования

В работе приведены результаты исследований электронных свойств систем с пониженной размерностью и наноструктур, которые модифицируют свои свойства в процессе адсорбции на поверхности Си(111).

Адсорбированные фуллерены Сбо/С7о [22] и одностенные углеродные нанотрубки [5, 23] исследованы как пример нанообъектов с новыми свойствами, возникающими у структур пониженной размерности. Применение фуллеренов часто предполагает использование их в виде тонких пленок на поверхности твердого тела. Выбор в качестве подложки Си(111) для адсорбции смеси фуллеренов обусловлен близким совпадением периода монослоя фуллеренов с учетверенным межатомным периодом на грани (111) кристалла меди. Именно это совпадение и небольшое изменение механического напряжения в пленке фуллеренов в зависимости от пропорции их смеси позволило наблюдать ряд интересных явлений. Таким образом, пленка смеси фуллеренов С60/С70 на поверхности Cu(lll) относится к соразмерным адсорбционным системам.

Наоборот, к несоразмерным адсорбционным системам относится тонкая пленка серебра на поверхности Cu(lll) (рассогласование решеток в этом случае составляет «13%). Поэтому структура монослоя Ag/Cu(lll), благодаря механическому напряжению в интерфейсе, может существовать либо в виде муара, либо в виде сети треугольных петлевых дислокаций в зависимости от температуры подложки [10, 13, 24]. Кроме того, известно наличие поверхностных состояний (ПС) как на Cu(lll), так и на Ag(lll). Поэтому изучение поверхностных электронных свойств этой системы позволяет уточнить строение интерфейса на атомном уровне, расположенного в нескольких слоях под поверхностью.

Та же система монослоя Ag/Cu(lll) с петлевыми, дислокациями в интерфейсе была исследована в качестве шаблона для создания стабильных металлических упорядоченных наноостровков.

Методы исследования

В работе использованы традиционные методы анализа поверхности: электронная оже-спектроскопия (ЭОС), дифракция медленных электронов

ДМЭ), развиты и модифицированы новые методы изучения атомных структур и их электронных свойств. Комбинация методов СТМ/СТС оказалась весьма эффективной, поскольку СТМ позволяет на атомарном уровне охарактеризовать топографию нанообъекта и выбрать исследуемую область, а СТС дает информацию об электронной структуре в этой области нанообъекта (с пространственным разрешением ~1 нм). Поэтому метод

СТМ/СТС занимает ключевое место в данных исследованиях. Для достижения поставленной цели был построен сверхвысоковакуумный СТМ, 9 обладающий высоким пространственным разрешением, как в режиме записи топографии поверхности, так и в режиме спектроскопии, и работающий в сочетании с другими методами анализа и подготовки поверхности, такими как источники напыления тонких металлических пленок, ионное травление, прогрев и охлаждение образца. Исследование атомной структуры нанообъектов и связанных с ней электронных свойств требует использования также более современных методов анализа поверхности: просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМВР) [25] и фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением (ФЭСУР), позволяющей определять дисперсионную зависимость электронов поверхности [11, 26].

Научная новизна

1. Установлены новые особенности роста субмонослойных и монослойных пленок серебра на поверхности Си(111) на-атомном уровне. Путем сопоставления данных, полученных методами СТМ/СТС и фотоэлектронной спектроскопии, измерены значения энергии ПС при равном нулю волновом векторе (Е0) для различных структур, состоящих из одного или двух слоев Ag, в зависимости от способа температурной подготовки подложки при напылении пленки. Измерены Е0 поверхностных состояний как функция от количества слоев А§ при фиксированной температуре 300 К.

2. Для монослойных пленок А§ на Си(111) в процессе превращения муара в сеть петлевых дислокаций методом СТМ обнаружены новые переходные структуры, предшествующие появлению дислокационных петель, и установлено их соответствие с одновременно возникающими пиками в фотоэлектронных спектрах.

3. Зарегистрированы новые свойства монослойной адсорбированной пленки смеси фуллеренов С6о(х)/С7о(1-х) со структурой (4x4) на поверхности Си(111). Для пленки с х=0,06 обнаружена и исследована двумерная сегрегация фуллеренов С6о на доменных границах массивов С7о. При изменении пропорции (х=0,3) зарегистрирована остановка теплового вращения молекул С70 и впервые в СТМ изображении получена внутримолекулярная электронная структура С7о.

4. Предложен и обоснован новый способ создания металлических островков, стабильных при комнатной температуре, с латеральными размерами менее 5 нм и высотой в один атомный слой. Островки создаются путем напыления меди при 100 К на поверхность монослоя А£/Си(111) со структурой петлевых дислокаций. Островки зарождаются на дислокациях благодаря обмену между слоями атомов Ag и Си, что определяет стабильность наноостровков при комнатной температуре.

Практическая значимость работы

1. Сконструирован и изготовлен сверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп «ВСТМ-1», позволяющий проводить исследование образца в комбинации с другими методами подготовки и анализа поверхности в единой вакуумной установке при остаточном давлении 1x10"10 Topp. Микроскоп имеет поле сканирования 1 х0,6 мкм, на нем устойчиво достигается атомарное разрешение на плотно упакованных гранях металлов, и разрешение по нормали к поверхности достигает 2 пм. На микроскопе проведены исследования по адсорбции галогенов и металлов на металлических подложках по программам и государственным контрактам за 1995-2005 годы. Данный прибор стал прототипом для сканирующего микроскопа «GPI-300», поставляемого в научные центры России и Европы.

2. Разработан алгоритм компенсации дрейфовых и других линейных искажений, калибровки и восстановления неискаженного СТМ изображения, что позволяет проводить измерения межатомных расстояний для неизвестных атомарных структур с точностью до 5%. Специализированная программа, написанная на базе данного алгоритма, входит в комплект поставки программного обеспечения серийного СТМ «GPI-300».

3. На сканирующих туннельных микроскопах «ВСТМ-1», «GPI-300» и «Omicron STM-1» отлажен метод сканирующей туннельной спектроскопии, позволяющий с высокой пространственной локальностью ~1 нм измерять электронные спектры поверхности. Чувствительность метода с использованием аппаратного дифференцирования достигает ОД нА/В.

4. Создана теоретическая модель, объясняющая изменение энергии поверхностных состояний для системы Ag/Cu в зависимости от числа слоев серебра, напыленных на подложку при 300 К. Эта модель успешно использована для описания свойств аналогичной системы Ag/Au.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Алгоритм компенсации линейных искажений СТМ изображений и калибровки микроскопа позволяет проводить измерения межатомных расстояний для неизвестных атомарных структур с точностью до 5% (или ~0,01 нм) по трем пространственным направлениям. Алгоритм применим к любым зондовым сканирующим микроскопам.

2. Обнаружена двумерная сегрегация фуллеренов Сбо на доменных границах массивов С7о для соразмерного монослоя (4x4) смеси C6o(x)/C70(l-x) с х=0,06 на поверхности Cu(lll), зависящая от ближайшего межмолекулярного расстояния на доменной границе. При изменении пропорции смеси (при х=0,3) зарегистрирована остановка теплового вращения большинства молекул С70 и впервые в СТМ изображении получена внутримолекулярная электронная структура фуллерена С70.

3. Для несоразмерной системы Ag/Cu(lll) создана модель превращений атомной структуры поверхности, состоящей- из одного или двух слоев серебра и верхнего слоя подложки, в зависимости от температурного режима подготовки системы путем сопоставления спектров поверхностных состояний с атомно-разрешенными СТМ изображениями поверхности.

4. Построенная теоретическая модель объясняет экспериментальную зависимость энергии поверхностных состояний Eq при равном нулю волновом векторе от количества слоев Ag (1 н- 20), нанесенных на поверхность Cu(l ll) при температуре 300 К.

5. Способ создания стабильных при 300 К металлических наноостровков, высотой в один атомный слой, путем напыления меди при 100 К на несоразмерную структуру монослоя Ag/Cu(lll) с сетью петлевых дислокаций в интерфейсе, при этом сеть дислокаций играет роль шаблона при зарождении и росте островков.

Научная обоснованность и достоверность

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается применением современных различных взаимодополняющих методов исследования, проведением большого количества экспериментов в разных лабораториях, в том числе зарубежных. Результаты исследований публиковались в ведущих российских и международных физических журналах и докладывались на международных конференциях.

Личный вклад автора

Автором были поставлены задачи и определены пути их решения. Разработаны основные стратегии проведения экспериментов, результаты которых представлены в диссертации. Автор участвовал в создании экспериментального оборудования и методик исследования и принимал непосредственное участие в анализе экспериментальных результатов и представлении их в печати.

Апробация работы

Основные результаты докладывались на международных конференциях:

- «Statistical physics and low dimensional systems» (Нанси, Франция, 2006 г.);

- международных симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний

Новгород, 2005, 2007 г.г.);

- 22-й Европейской конференции по физике поверхности (ECOSS) (Прага,

Чехия, 2003 г.);

- XVII международном симпозиуме «Electronic Properties of Novel

Materials» (Киршберг, Австрия, 2003 г.);

- «European Materials Research Society, Spring Meeting» (Страсбург,

Франция, 2002 г.);

- «International Conference on Solid Films and Surfaces-11» (Марсель,

Франция, 2002 г.);

- международных конференциях по зондовой микроскопии (Нижний

14

Новгород, 2001, 2002 г.г.);

- всероссийских семинарах по зондовой микроскопии (Нижний Новгород,

1997, 1998, 1999, 2000 г.г.);

- 3-ей и 4-ой международных конференциях «Physics of Low Dimensional

Structures» (Дубна, 1995 г., Черноголовка, 2001 г.);

- 9-ой международной конференции «STM'97» (Гамбург, Германия, 1997 г.)

- «Nano-scale Science on Surface and Interfaces» (Сендай, Япония, 1996 г.);

- «43rti International Field Emission Symposium» (Москва, 1996 г.);

- «Nanomeeting 95» (Минск, Беларусь, 1995 г.);

- «41st National Simposium of AVS» и «3rd International Conference on

Nanometer-Scale Science and Technology» (NANO-3) (Денвер, США, 1994 г.);

The Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics» (Кавасаки, Япония, 1994 г.); iL

The 49 Annual Meeting of the Japan Physical Society» (Фукуока, Япония, 1994 г.);

- 3-ей международной конференции «STM'93» (Пекин, Китай, 1993 г.);

- «The Fall Meeting of Japan Physical Society» (Окаяма, Япония, 1993 г.);

- «The 54th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics»

Саппоро, Япония, 1993 г.);

- 2nd International Conference on Nanometer Scale Science and Technology

NANO-II) (Москва, 1993 г.). Результаты работы докладывались на семинарах в:

Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН; Институте физики твердого тела РАН (Черноголовка, 2003 г.); Университете Анри Пуанкаре (Нанси, Франция, 1999, 2001 г.г.); Институте химической физики РАН (Москва, 1997 г.); Университете Тохоку (Сендай, Япония, 1993 г.).

Публикации

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 21-й научной работе в российских и зарубежных журналах (номера подчеркнуты в Списке литературы), 19 из которых входит в список ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 245 страниц, включая 71 рисунок, 4 таблицы, 240 источников цитирования.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Юров, Владимир Юрьевич

5.6. Выводы Главы 5

В результате проведенных в Главе 5 исследований можно сформулировать следующие выводы:

1. Напыление меди при 100 К на структурированную поверхность монослоя серебра на меди Cu(lll)-(9x9)-Ag, представляющую сеть треугольных петлевых дислокаций, приводит к формированию стабильных наноостровков с латеральным размером менее 5 нм и высотой в один атомный слой.

2. Обмен атомами между слоями приводит к тому, что верхняя плоскость островков состоит из атомов серебра, а островки обладают стабильностью во времени даже при комнатной температуре.

3. Наличие треугольных петлевых дислокаций при толщине покрытия серебра в один слой является необходимым условием для возникновения островков, при этом сами дислокации являются центрами зарождения островков.

4. Форма и границы этих наноостровков следуют за структурой (9x9) на окружающей террасе и определяются неоднородностью взаимодействия верхнего слоя серебра с медной подложкой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Основные выводы диссертационной работы

1. Разработан алгоритм компенсации дрейфовых и других линейных искажений и калибровки СТМ. Алгоритм позволяет измерять межатомные расстояния для неизвестных структур с ошибкой не более 5% (или ~0,01 нм) по трем пространственным направлениям. Алгоритм применим к любым зондовым сканирующим микроскопам.

2. Показано, что при адсорбции монослоя смеси фуллеренов Сбо(х)/С7о(1-х) на поверхности Cu(lll) образуется соразмерная структура (4x4). Для смеси с х=0,06 обнаружена и исследована двумерная сегрегация фуллеренов Сбо на доменных границах массивов С7о. Степень сегрегации зависит от ближайшего межмолекулярного расстояния d на доменной границе. При изменении пропорции смеси (х=0,3) в СТМ изображении впервые получена внутримолекулярная электронная структура С70, благодаря остановке теплового вращения большинства фуллеренов С70.

3. Впервые получены СТМ изображения отдельных одностенных углеродных нанотрубок в составе нового листового материала. Определены углы хиральности и построено статистическое распределение нанотрубок по диаметрам. Установлено хорошее соответствие между данными СТМ и просвечивающей электронной микроскопии.

4. Определены топография поверхности и энергия Е$ (при равном нулю волновом векторе) поверхностных состояний для несоразмерной структуры- Ag/Cu(lll). Показано, что энергия Ео поверхностных состояний дает информацию об атомной структуре Ag/Cu(lll) не только на поверхности, но и под поверхностью, на глубине нескольких атомных слоев. Продемонстрировано хорошее согласие и дополнение между результатами фотоэлектронной и сканирующей туннельной спектроскопии.

5. Для системы Ag/Cu(l 11) экспериментально измерена зависимость энергии поверхностных состояний от количества напыленных слоев серебра (1 20) при 300 К и построена теоретическая модель. Получено хорошее соответствие для случая напыления слоев при температуре подложки 300 К.

6. Предложен и обоснован способ создания стабильных при 300 К металлических наноостровков, высотой в один атомный слой, которые создаются путем напыления меди при 100 К на несоразмерную структуру монослоя Ag/Cu(lll) с сетью петлевых дислокаций в интерфейсе. Показано, что сеть дислокаций играет роль шаблона при зарождении и росте островков.

Полученные выводы показывают высокую эффективность и перспективность метода сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии для исследования структуры адсорбированных нанообъектов на поверхности и в интерфейсе и их электронных свойств. Специально подобранные параметры адсорбции - контролируемое механическое напряжение в пленке адсорбата и температура подложки - позволяют:

- оптимизировать СТМ исследования отдельных нанообъектов (остановка вращения молекул С70 и наблюдение их внутримолекулярной структуры),

- модифицировать свойства пленки смеси фуллеренов (вытеснение Сбо на доменные границы),

- менять электронные свойства поверхности ультратонких пленок (монослой Ag на поверхности Cu(l 11) ),

- обеспечить создание стабильных металлических наноструктур по определенному шаблону (наноостровки Си на поверхности структуры Ag/Cu(l 11)).

БЛАГОДАРНОСТИ

Представленные в диссертации результаты были получены за период около 20 лет, с 1990г. по 2009г. в Лаборатории поверхностных явлений Центра естественно-научных исследований Института общей физики им. A.M. Прохорова, руководимой К.Н. Ельцовым. Начальные навыки в физическом эксперименте и научной работе были получены мною за предыдущие 11 лет в Лаборатории газоразрядных лазеров ИОФАН, руководимой Н.И. Липатовым.

С переходом в группу, а потом и Лабораторию Константина Николаевича Ельцова, началась интересная работа в области физики поверхности и создание СВВ сканирующего туннельного микроскопа. Идея создания микроскопа была поддержана Александром Михайловичем Прохоровым. Благодаря научным и организаторским способностям Константина Николаевича Ельцова идея была реализована в виде надежно работающего СВВ сканирующего туннельного микроскопа «ВСТМ-1», который послужил прототипом для серийного прибора «GPI-ЗОО».

Здесь я с особой благодарностью хочу отметить Андрея Николаевича Климова, с которым осваивались алгоритмы управления СТМ, и который написал пакеты программ не только к разным версиям управляющей электроники СТМ, но и автоматизировал методики анализа поверхности: ОЭС, ТДМС и др. Создание СВВ установки, которой был оснащен «ВСТМ-1», потребовало участия практически всех сотрудников лаборатории и, в первую очередь, Владимира Михайловича Шевлюги, с которым на протяжении нескольких лет проводились совместные эксперименты на созданной установке.

Хотелось бы с большой благодарностью отметить высокий профессионализм и энтузиазм Бориса Владимировича Андрюшечкина, который участвовал во многих совместных исследованиях и выполнении работ по различным грантам.

Плодотворным было также взаимодействие с коллегами из других лабораторий ИОФРАН и особенно с Еленой Дмитриевной Образцовой, с которой проведены совместные успешные исследования по одностенным углеродным нанотрубкам.

Часть исследований данной диссертационной работы была выполнена во время командировок в зарубежные научные центры. Особую благодарность за плодотворное научное сотрудничество хочется выразить научным сотрудникам университета А.Пуанкаре: Бертрану Керрену и Даниэлю Мальте (Нанси, Франция).

Наконец, для выполнения исследований настоящей диссертационной работы была весьма важна работа со студентами и аспирантами, в процессе обучения которых я тоже приобретал новые знания. Среди них хотелось бы особо выделить Романа Евгеньевича Барановского, Александра Александровича Веденеева и Владимира Владимировича Черкеза.

Конечно, невозможно перечислить всех сотрудников ФИАН-ИОФАН, которые помогали знанием и опытом, способствовали формированию научно-исследовательского подхода за более чем 30-летний период моей работы в институте, всем им я выражаю свою благодарность.

Написание и редактирование моей диссертации было бы невозможно без участия моей верной спутницы жизни Александры Юрьевны Бочаровой, которая заслуживает отдельных слов благодарности. Я благодарен всем своим близким за проявленное ими терпение и поддержку при написании данной работы.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Юров, Владимир Юрьевич, 2009 год

1. Номера работ автора, в которых изложены основные результаты диссертации, подчеркнуты.

2. Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Катаяма М., Введение в Физику Поверхности. М.: Наука, - 2006. - 490с.

3. Herman М.А., Sitter. Н., Molecular Beam Epitaxy: Fundamentals and Current Status, 2nd Ed. Springer, Berlin, - 1996. - 453p.

4. Binnig G., Rohrer H., Scanning Tunneling Microscopy // IBM Journal of Research and Development 1986. - V.30 - P.355-369.

5. Van de Leemput L.E.C., Van Kempen H., Scanning Tunneling Microscopy // Reports on Progress in Physics 1992. - V.55 - P. 1165-1240.

6. Dresselhaus M.S., G. Dresselhaus, Eklund P.C., Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes. Academic Press, New York, - 1996. - 965p.

7. Iijima S„ Helical Microtubules of Graphitic Carbon // Nature 1991. - V.354 - P.56-58.

8. Tersoff J., Teichert C., Lagally M.G., Self-Organization in Growth of Quantum Dot Superlattices // Physical Review Letters 1996. - V.76 - P. 1675-1678.

9. Heller E.J., Crommie M.F., Lutz C.P., Eigler D.M., Scattering and Absorption of Surface Electron Waves in Quantum Corrals //Nature 1994. - V.369 - P.464-466.

10. Avouris P., Carbon Nanotube Electronics and Photonics // Physics Today 2009. - V.62 -P.34-40.

11. Hufner S., Photoelectron Spectroscopy: Principles and Applications. . Spriger-Verlag, Berlin, Ney-York, - 1995. - P.664.

12. Brune H„ Giovannini M„ Bromann K„ Kern K., Self-Organized Growth of Nanostructure Arrays on Strain-Relief Patterns // Nature 1998. - V.394 - P.451-453.

13. Jacobsen J., Nielsen L.P., Besenbacher F., Stensgaard I., Laegsgaard E., Rasmussen Т., Jacobsen K. W., Norskov J.K., Atomic-Scale Determination of Misfit Dislocation Loops at Metal-Metal Interfaces 11 Physical Review Letters 1995. - V.75 - P.489-492.

14. FrankF.C., VanderMerweJ.H., //Proc. Roy. Soc. (London) 1949. - V.A198 - P.205-217.

15. Mattheus J.W., Epitaxial Growth , Pt. 1. Academic Press, New York, - 1975. - 559p.

16. Frank N., Springholz G., Bauer G., Imaging of Misfit Dislocation Formation in Strained-Layer Heteroepitaxy by Ultrahigh-Vacuum Scanning-Tunneling-Microscopy // Physical Review Letters 1994. - V.73 - P.2236-2239.

17. Brune H., Roder H., Boragno C., Kern K, Strain Relief at Hexagonal-Close-Packed Interfaces // Physical Review В 1994. - V.49 - P.2997-3000.

18. Potschke G.O., Behm R.J., Interface Structure and Misfit Dislocations in Thin Cu Films on Ru(0001) // Physical Review В 1991. - V.44 - P.1442-1445.

19. Roder H., Hahn E., Brune H., Bucher J.P., Kern K, Building One-Dimensional and 2-Dimensional Nanostructures by Diffusion-Controlled Aggregation at Surfaces // Nature -1993. V.366 - P.141-143.

20. Leonard D., Krishnamurthy M., Reaves C.M., Denbaars S.P., Petroff P.M., Direct Formation of Quantum-Sized Dots from Uniform Coherent Islands of in Ga.As on Ga.As-Surfaces // Applied Physics Letters 1993. - V.63 - P.3203-3205.

21. Notzel R., Temmyo J., Tamamura Т., Self-Organized Growth of Strained In.Ga.As Quantum Disks //Nature 1994. - V.369 - P. 131-133.

22. Kroto H.W., Heath J.R., Obrien S.C., Curl R.F., Smalley R.E., C-60 Buckminsterftillerene //Nature - 1985. - V.318 - P.162-163.

23. Rinzler A.G., Hafner J.H., Nikolaev P., Lou L., Kim S.G., Tomanek D„ Nordlander P., Colbert D. Т., Smalley R.E., Unraveling Nanotubes Field-Emission from an Atomic Wire // Science - 1995. - V.269 - P.1550-1553.

24. Besenbacher F., Scanning Tunnelling Microscopy Studies of Metal Surfaces // Reports on Progress in Physics 1996. - V.59 - P.1737-1802.

25. Руска Э., Развитие Электронного Микроскопа и Электронной Микроскопии: Нобелевская Лекция. // УФН 1988. - Т. 154, - С.243-259.

26. Hufner S., Photoelectron Spectroscopy Principles and Applications. - Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, - 1995-1996. - 402p.

27. Binnig G„ Rohrer H., Scanning Tunneling Microscopy from Birth to Adolescence // Reviews of Modern Physics - 1987. - V.59 - P.615-625.

28. Binnig G., Rohrer H., Gerber С., Weibel E., 7x7 Reconstruction on Si(lll) Resolved in Real Space // Physical Review Letters 1983. - V.50 - P.120-123.

29. Bardeen J., Tunnelling from a Many-Particle Point of View // Physical Review Letters -1961. V. 6 - P.57-59.

30. TersoffJ., Hamann D.R., Theory and Application for the Scanning Tunneling Microscope I I Physical Review Letters 1983. - V.50 - P.1998-2001.

31. Tersoff J., Hamann D.R., Theory of the Scanning Tunneling Microscope // Physical Review B- 1985. -V.31 -P.805-813.

32. Sakurai Т., Hashizume Т., Kamiya I., Hasegawa Y„ Sano N. Pickering H. W., Sakai A., Field Ion-Scanning Tunneling Microscopy // Progress in Surface Science 1990. - V.33 -P.3-89.

33. Эделъмаи B.C., Сканирующая Туннельная Микроскопия II Приборы и техника эксперимента 1989. - Т.-, №5, - С.25-64.

34. Эдельман B.C., Высоковакуумный СТМ // Приборы и техника эксперимента 1989 -Т.32.- №4, Часть2 - С. 901-905.

35. Ельцов КН., Климов А.Н., Косяков А.Н., Объедков О.В., Шевлюга В.М., Юров В.Ю., Сверхвысоковакуумный Сканирующий Туннельный Микроскоп GPI-300. // Труды ИОФАН, М.:Наука, 2003. - Т.59 - С.45-63.

36. Eltsov K.N., Klimov A.N., Priadkin S.L., Shevlyuga V.M., Yurov V.Y., Ultra High Vacuum STM for Chemical Surface Reactions Study and Nanotechnology // Physics of Low-Dimensional Structures 1996. - V.7/8 - P.l 15-126.

37. Yurov V.Y., Klimov A.N., Scanning Tunneling Microscope Calibration and Reconstruction of Real Image Drift and Slope Elimination // Review of Scientific Instruments - 1994. -V.65 - P.1551-1557.

38. Yurov V.Y., Klimov A.N., Correction of Drift and Slope Distortions in STM Image and Scanner Calibration // Surface and Interface Analysis 1994. - V.22 - P.84-88.

39. Eltsov K.N., Zueva G.Y., Klimov A.N., Martynov V.V., Prokhorov A.M., Reversible Coverage-Dependent Cu + CladS —► Cu.Cl Transition on Cu(lll)/Cl2 Surface // Surface Science -1991. V.251 - P.753-758.

40. Pohl D. W., Dynamic Piezoelectric Translation Devices // Review of Scientific Instruments -1987. V.58 - P.54-57.

41. Васильев С.И., Моисеев Ю.Н., Никитин Н.И., Савинов С.В., Яминский И.В., Сканирующий Туннельный Микроскоп "Скан": Конструкция и Области Применения // Электронная промышленность 1991-. - T.l, No.3 - С.36-39.

42. Van de Walle G.F.A., Gerritsen J.W., Vankempen H., Wyder P., High-Stability Scanning Tunneling Microscope // Review of Scientific Instruments 1985. - V.56 - P. 1573-1576.

43. Simpson A.M., Wolfs W., Thermal-Expansion and Piezoelectric Response of P Z T Channel-5800 for Use in Low-Temperature Scanning Tunneling Microscope Designs // Review of Scientific Instruments 1987. - V.58 - P.2193-2195.

44. Pohl D.W., Some Design Criteria in Scanning Tunneling Microscopy // IBM Journal of Research and Development 1986. - V.30 - P.417-427.

45. Gimzewski J.K., Stoll E., Schüttler R.R., Scanning Tunneling Microscopy of Individual Molecules of Copper Phthalocyanine Adsorbed on Polycrystalline Silver Surfaces // Surface Science 1987.-V. 181 -P.267-277.

46. Ganz E., Sattler K., Clarke J., Scanning Tunneling Microscopy of Silver, Gold, and Aluminum Monomers and Small Clusters on Graphite I I Journal of Vacuum Science & Technology A-Vacuum Surfaces and Films 1988. - V.6 - P.419-423.

47. Hasegawa T., Takata K., Hosaka S., Hosoki S., Initial-Stage of Au Adsorption onto a Si(lll) Surface Studied by Scanning Tunneling Microscopy // Journal of Vacuum Science & Technology B 1991. - V.9 - P.758-760.

48. Kawakatsu H„ Hoshi Y., Higuchi T., Kitano H., Crystalline Lattice for Metrological Applications and Positioning Control by a Dual Tunneling-Unit Scanning Tunneling Microscope I I Journal of Vacuum Science & Technology B 1991. - V.9 - P.651-654.

49. Libioidle L., Ronda A., Taborelli M., Gilles J.M., Deformations and Nonlinearity in Scanning Tunneling Microscope Images // Journal of Vacuum Science & Technology B -1991.-V.9-P.655-658.

50. Van de Leemput L.E.C., Rongen P.H.H., Timmerman B.H., Van Kempen H., Calibration and Characterization of Piezoelectric Elements as Used in Scanning Tunneling Microscopy // Review of Scientific Instruments 1991. - V.62 - P.989-992.

51. Poirier G.E., White J.M., Diffraction Grating Calibration of Scanning Tunneling Microscope Piezoscanners //Review of Scientific Instruments 1990. - V.61 - P.39I7-3918.

52. Jorgensen J.F., Madsen L.L., Garnaes J., Carneiro K„ Schaumburg K., Calibration, Drift Elimination, and Molecular-Structure Analysis // Journal of Vacuum Science & Technology B 1994. - V.12 - P.1698-1701.

53. Aketagawa M, Takada K„ Correction of Distorted STM Image by Using a Regular Crystalline Lattice and 2D FFT //Nanotechnology 1995. - V.6 - P.105-110.

54. Woodward J.T., Schwartz D.K., Removing Drift from Scanning Probe Microscope Images of Periodic Samples // Journal of Vacuum Science & Technology В 1998. - V.16 - P.51-53.

55. Андрюшечкин Б.В., Ельцов КН., Черкез В.В., Эпитаксиальный Рост Полупроводниковых Пленок при Взаимодействии Металлов с Галогенами. Атомная Структура Си I на Поверхности Си(110) // Письма в ЖЭТФ 2006. - Т.83 - С. 195200.

56. Конов В.И., Ельцов КН., Предисловие // Труды ИОФАН, М.:Наука, 2003. - Т.59 -С.3-6.

57. Jones R.G., Halogen Adsorption on Solid-Surfaces // Progress in Surface Science 1988. -V.27 - P.25-160.

58. Андрюшечкин Б.В., Ельцов КН., Общие Закономерности Реакции Взаимодействия Галогенов с Поверхностью Г.Ц.К. Металлов, // Труды ИОФАН, М.: Наука, 2003. -Т.59 - С.7-22

59. Jona F., Westphal D., Goldmann A., Marcus P.M., A Low-Energy Electron-Diffraction Intensity Analysis of Cu(001)C(2x2)-Cl // Journal of Physics C-Solid State Physics 1983. -V.16-P.3001-3010.

60. Citrin P.H., Hamann D.R., Mattheiss L.F., Rowe J.E., Geometry and Electronic-Structure of CI on the Cu(001) Surface // Physical Review Letters 1982. - V.49 - P.1712-1715.

61. Конов В.И., Ельцов КН., Химическое Состояние и Атомная Структура Поверхности Г.Ц.К. Металлов в Реакции Взаимодействия с Галогенами // Труды ИОФАН; М.:Наука. 2003. - Т.59 - С.1-185.

62. Eltsov K.N., Klimov A.N., Yurov V.Y., Shevlyuga V.M., Prokhorov A.M., Bardi U., Galeotti M„ Surface Atomic-Structure Upon Cu(100) Chlorination Observed by Scanning-Tunneling-Microscopy // Письма в ЖЭТФ 1995. - T.62 - C.431-437.

63. Klimov A.N., Yurov V.Y., Local Scanning Tunneling Spectroscopy of Ultrathin Си I Film // Phys. Low-Dim. Struct 2004. - V.3/4 - P. 143-152.

64. Yurov V.Y., Bendounan A., Kierren В., Revurat Y.F., Bertran F., Malterre D., STM/STS and ARPES Study of Surface States in Ag Submonolayer on Cu(lll) // Physics of Low-Dimensional structures 2001. - V.l 1/12 - P. 155-165.

65. Eltsov K.N., Shevlyuga V.M., Yurov V.Y., Kvit A.V., Kogan M.S., Sharp Tungsten Tips Prepared for STM Study of Deep Nanostructures in UHV // Phys.Low-Dim.Struct 1996. -V.9/10 - P.7-15.

66. Melmed A.J., The Art and Science and Other Aspects of Making Sharp Tips // Journal of Vacuum Science & Technology B 1991. - V.9 - P.601-608.

67. Zhang R„ Ivey D.G., Preparation of Sharp Polycrystalline Tungsten Tips for Scanning Tunneling Microscopy Imaging 11 Journal of Vacuum Science & Technology B 1996. -V.14 - P.l-10.

68. Fotino M., Tip Sharpening by Normal and Reverse Electrochemical Etching // Review of Scientific Instruments 1993. - V.64 - P.159-167.

69. Libioulle L„ Houbion Y., Gilíes J.M., Very Sharp Platinum Tips for Scanning-Tunneling-Microscopy // Review of Scientific Instruments 1995. - V.66 - P.97-100.

70. Heike S„ Hashizume T., Wada Y., In Situ Control and Analysis of the Scanning Tunneling Microscope Tip by Formation of Sharp Needles on the Si Sample and W Tip // Journal of Vacuum Science & Technology B 1996. - V.14 - P.1522-1526.

71. Morishita S., Okuyama F., Sharpening of Monocrystalline Molybdenum Tips by Means of Inert-Gas Ion Sputtering // Journal of Vacuum Science & Technology .A -Vacuum Surfaces and Films 1991. - V.9 - P. 167-169.

72. Biegelsen D.K., Ponce F.A., Tramontana J.C., Simple Ion Milling Preparation of (11 l)Tungsten Tips // Applied Physics Letters 1989. - V.54 - P. 1223-1225.

73. Biegelsen D.K., Ponce F.A., Tramontana J.C., Koch S.M., Ion Milled Tips for Scanning Tunneling Microscopy // Applied Physics Letters 1987. - V.50 - P.696-698.

74. Song J.P., Pryds N.H., Glejbol K., Morch K.A., Tholen A.R., Christensen LN., A Development in the Preparation of Sharp Scanning Tunneling Microscopy Tips I I Review of Scientific Instruments 1993. - V.64 - P.900-903.

75. Dremom V.V., V.A. Makarenko, S.Y. Shapoval, O.V. Trofimov, Beshenkov V.G., KhodosI.L, II Nanobiology 1994. - V.3 - P.83-88,

76. Dreinov V.V., Makarenko V.A., Shapoval S.Y., Trofimov O.V., Beshenkov KG., Khodos /./., Sharp and Clean-Tungsten Tips for STM Investigations // Nanobiology 1994. - V., №3 -P.83-88.

77. Fasth J.E., LobergB., Norden H„ II J.Sci.Instrum., 1967. - V.44 - P.1044-1049.

78. Motai K, Hashizume T„ Jeon D.-R., Hua L., Tanaka K„ Pickering H. W„ Sakurai T., Field Ion-Scanning Tunneling Microscopy Study of Sulfur/Chlorine Adsorption on the Cu(lll) 1 x 1 Surface // Jap. J. Appl. Phys. 1992. - V. 31 - P.L874 - L878. .

79. Winters H.F., The Etching of Cu(100) with Cl2 // Journal of Vacuum Science & Technology a-Vacuum Surfaces and Films 1985. - V.3 - P.786-790.

80. Andryushechkin B.V., Eltsov K.N., Martynov V.V., AES Factor Analysis Study of Ag(lll) Chlorination // Physics of Low-Dimensional structures 1995. - V. 6 - P. 1-10.

81. Rousset S., Gauthier S., Siboulet O., Girard J.C., Decheveigne S., Huertagarnica M., Sacks W., Belin M., Klein J., Step Step Interactions on Copper Vicinal Surfaces // Ultramicroscopy 1992. - V.42 - P.515-519.

82. Westphal D., Goldmann A., High-Resolution Photoemission-Study of Adatom Bonding Effects "CI -(V2 X \'2)R45° " On Cu(100) // Solid State Communications - 1980. - V.35 -P.437-440.

83. Selloni A., Carnevali P., Tosatti E., Chen C.D., Voltage-Dependent Scanning-Tunneling Microscopy of a Crystal-Surface Graphite // Physical Review B - 1985. - V.31 - P.2602-2605.

84. Lang N.D., Spectroscopy of Single Atoms in the Scanning Tunneling Microscope // Physical Review B 1986. - V.34 - P.5947-5950.

85. Feenstra R.M., Stroscio J.A., Fein A.P., Tunneling Spectroscopy of the Si(l 11)2x1 Surface // Surf. Sei. 1987. - V.181 - P.295-306.

86. Li J.T., Schneider W.D., Berndt R., Local Density of States from Spectroscopic Scanning-Tunneling-Microscope Images: Ag(l 11) // Physical Review B 1997. - V.56 - P.7656-7659.

87. Crommie M.F., Lutz C.P., Eigler D.M., Imaging Standing Waves in a 2-Dimensional Electron-Gas //Nature 1993. - V.363 - P.524-527.

88. Hamers R.J., Tromp R.M., Demuth J.E., Surface Electronic-Structure of Si(lll)-(7 X 7) Resolved in Real Space // Physical Review Letters 1986. - V.56 - P.1972-1975.

89. Avouris P., Lyo I.W., Bozso F., Atom-Resolved Surface-Chemistry the Early Steps of Si(l 1 l)-7x7 Oxidation // Journal of Vacuum Science & Technology B - 1991. - V.9 - P.424-430.

90. Hasegawa Y., Avouris P., Direct Observation of Standing-Wave Formation at Surface Steps Using Scanning Tunneling Spectroscopy // Physical Review Letters 1993. - V.71 - P.1071-1074.

91. Avouris P., Lyo I.W., Observation of Quantum-Size Effects at Room-Temperature on Metal-Surfaces with STM // Science 1994. - V.264 - P.942-945.

92. Li J., Schneider W.D., Crampin S„ Berndt R., Tunnelling Spectroscopy of Surface State Scattering and Confinement // Surface Science 1999. - V.422 - P.95-106.

93. Li J.T., Schneider W.D., Berndt R., Crampin S., Electron Confinement to Nanoscale Ag Islands on Ag(lll): A Quantitative Study // Physical Review Letters 1998. - V.80 -P.3332-3335.

94. Avouris P., Lyo I.W., Walkup R.E, Hasegawa Y., Real-Space Imaging of Electron-Scattering Phenomena at Metal-Surfaces // Journal of Vacuum Science & Technology В -1994. V.12 - P.1447-1455.

95. Drakova D., Theoretical Modelling of Scanning Tunnelling Microscopy, Scanning Tunnelling Spectroscopy and Atomic Force Microscopy // Reports on Progress in Physics -2001. V.64 - P.205-290.

96. Reinert F., Nicolay G., Schmidt S., Ehm D., Hufner S., Direct Measurements of the L-Gap Surface States on the (111) Face of Noble Metals by Photoclectron Spectroscopy // Physical Review В 2001. - V.63 - P. 1-7, art.№l 15415.

97. KIiewer J., Berndt R., Chulkov E.V., Silkin V.M., Echenique P.M., Crampin S., Dimensionality Effects in the Lifetime of Surface States // Science 2000. - V.288 - P. 13991402.

98. Бронштейн И.Н., Семендяев K.A., Справочник По Математике. "Наука", М., - 1981. -С.720.

99. Banhart F., Ajayan P.M., Carbon Onions as Nanoscopic Pressure Cells for Diamond Formation//Nature 1996. - V.382 - P.433-435.

100. Tans S.J., Devoret M.H., Dai H.J., Thess A., Smalley R.E., Geerligs L.J., Dekker C., Individual Single-Wall Carbon Nanotubes as Quantum Wires // Nature 1997. - V.386 -P.474-477.

101. Obraztsova E.D. Yurov V.Y., Shevluga V.M., Baranovsky R.E., Nalimova V.A., Kuznetsov V.L., Zaikovskii V.I., Structural Investigations of Close-Packed Single-Wall Carbon Nanotube Material //Nanostructured Materials 1999. - V.l 1 - P.295-306.

102. Образцова Е.Д., Юров В.Ю., Шевлюга B.M., Барановский Р.Е., Натшова В.А., Кузнецов В.Л., Зайковский В.И., Исследование Методами СТМ и ПЭМВР Листового Материала Из Одностенных Углеродных Нанотрубок // Поверхность 2000 - N7. - -С. 26-30.

103. Curl R.F., Smalley R.E., Fullerenes II Scientific American 1991. - V.265 - P.54-55.

104. Tycko R., Dabbagh G., Fleming R.M., Haddon R.C., Makhija A.V., Zahurak S.M., Molecular-Dynamics and the Phase-Transition in Solid C60 // Physical Review Letters -1991. V.67 - P.1886-1889.

105. Review Letters 1991. - V.66 - P.2637-2640.

106. Carbon // Nature 1990. - V.347 - P.354-358.235

107. Kuzmany H„ Fink J., Mehring M., Roth S., (Eds.), Electronic Properties of Fullerenes -Berlin: Springer-Verlag, 1993. - 661 p.

108. Binnig G., Rohrer H., The Scanning Tunneling Microscope // Scientific American 1985. -V.253 - P.50-52.

109. Бахтизин P.3., Хашизуме Т., Ванг Щ.-Д., Сакурай Т., Сканирующая Туннельная Микроскопия Фуллеренов на Поверхности Металлов и Полупроводников // УФН -1997. Т.167 - С.289-307.

110. Wragg J.L., Chamberlain J.E., White H.W., Kratschmer W., Huffman D.R., Scanning Tunneling Microscopy of Solid C-60/C-70 // Nature 1990. - V.348 - P.623-624.

111. Z/ Y.Z., Patrin J.C., Chander M., Weaver J.H., Chibante L.P.F., Smalley R.E., Ordered Overlayers of Сбо on Ga.As(l 10) Studied with Scanning Tunneling Microscopy // Science -1991.- V.252 P.547-548.

112. Lamb L.D., Huffman D.R., Workman R.K., Howells S., Chen Т., Sarid D„ Ziolo R.F., Extraction and STM Imaging of Spherical Giant Fullerenes // Science 1992. - V.255 -P.1413-1416.

113. Altman E.I., Colton R.J., Nucleation, Growth, and Structure of Fullerene Films on Au(l 11) // Surface Science 1992. - V.279 - P.49-67.

114. Altman E.I., Colton R.J., Determination of the Orientation of Ceo Adsorbed on Au(l 11) and Ag(l 11)// Phys.Rev.B 1993. - V.48 - P.18244-18253.

115. Zhang Y„ Gao X.P., Weaver M.J., Scanning Tunneling Microscopy of C-60 and C-70 on Ordered Au(lll) and Au(110) Molecular-Structure and Electron Transmission // J. Phys. Chem. - 1992. - V.96 - P.510-513.

116. Wang X.D., Hashizume Т., Shinohara H., Saito Y, Nishina Y., Sakurai Т., Scanning Tunneling Microscopy of C-60 on the Si(l 11)7x7 Surface // Japanese Journal of Applied

117. Physics Part 2-Letters 1992. - V.31 - P.L983-L986.236137.1/ Y.Z., ChanderM., Patrin J.C., Weaver J.H., Chibante L.P.F., Smalley R.E., Adsorption of Individual C-60 Molecules on Si(lll) // Physical Review B 1992. - V.45 - P.13837-13840.

118. Hang X., Chen D.M., Creager W.N., Double Domain Solid C60 on Si(l 11)7x7 // Physical Review Letters 1993. - V.70 - P. 1850-1853.

119. Hashizume T„ WangX.D., Nishina Y., Shinohara H„ Saito Y, Kuk Y., Sakurai T., Field Ion-Scanning Tunneling Microscopy Study of C-60 on the Si(100) Surface // Japanese Journal of Applied Physics Part 2-Letters 1992. - V.31 - P.L880-L883.

120. Wang X.D., Hashizume T„ Shinohara H., Saito Y., Nishina Y., Sakurai T., Adsorption of C6o and Cg4 on the Si( 100)2x1 Surface Studied by Using the Scanning Tunneling Microscope // Physical Review B 1993. - V.47 - P.15923-15930.

121. Wang X.D., Xue Q.K., Hashizume T., Shinohara H„ Nishina Y., Sakurai T., Scanning Tunneling Microscopy Study of the Solid-Phase Pure Sc2-C84 Metallofullerene // Physical Review B 1993. - V.48 - P. 15492-15495.

122. Kawazoe Y., Kamiyama H., Maruyama Y., Ohno K., Electronic-Structures of Layered C-60 and C-70 on Si(100) Surface II Japanese Journal of Applied Physics Part 1 1993. - V.32 -P.1433-1437.

123. Motai K., Hashizume T., Shinohara H., Saito Y., Pickering H.W., Nishina Y, Sakurai T., C6o Grown on the Cu(l 11)1x1 Surface // Japanese Journal of Applied Physics Part 2-Letters 1993,-V.32-P.L450-L453.

124. Maruyama Y„ Ohno K, Kawazoe Y., Electronic-Structures of C-60 and C-70 Adsorbed'on the Cu(l 11) Surface and Intramolecular STM Images // Physical Review B 1995. - V.52 -P.2070-2075.

125. McKenzie D.R:, Davis C.A., Cockayne D. J.H., Muller.D.A., Vassallo A.M., The Structure of the C70 Molecule//Nature 1992. - V.355 - P.622-624.

126. Z,/ Y.Z., Patrin J.C., Chander M„ Weaver J.H., Kikuchi K, Achiba Y, Overlayer Growth and Molecular-Structures of C-84 and Other Large Fullerenes a Scanning-Tunneling-Microscopy Study // Physical Review B - 1993. - V.47 - P. 10867-10872.

127. Chen Т., Howells S., Gallagher M., Sarid D., Lamb L.D., Huffman D.R., Workman R.K., Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy Studies of C-70 Thin-Films on Gold Substrates // Physical Review В 1992. - V.45 - P.14411-14414.

128. Terazima M., Hirota N., Shinohara H., Saito Y., Photothermal Investigation of the Triplet-State of C60// Journal of Physical Chemistry -1991. V.95 - P.9080-9085.

129. Shinohara H., Sato H„ Saito Y., Izuoka A., Sugawara Т., Ito H., Sakurai Т., Matsuo Т., Extraction and Mass Spectroscopic Characterization of Giant Fullerenes up to C500 // Rapid Communications in Mass Spectrometry 1992. - V.6 - P.413-416.

130. Dennis T.J.S., Prassides K., Roduner E., Cristofolini L„ Derenzi R., Rotational-Dynamics of Solid C70 Monitored by Positive Muon Spin Labels // Journal of Physical Chemistry -1993. V.97 - P.8553-8556.

131. Krätschmer W., Fostiropoulos K, Huffman D.R., Dusty Objects in the Universe -Dordreiht: Kluwer, 1990. - P.89.

132. Елецкий A.B., Смирнов Б.M., Фуллерены И Структуры Углерода // УФН 1995. - Т.165 - С.977-1009.

133. Pan С., Sampson М.Р., Chai Y., Hauge R.H., Margrave J.L., Heats of Sublimation from a Polycrystalline Mixture of Сбо and C70 // Journal of Physical Chemistry 1991. - V.95 -P.2944-2946.

134. Guo Y.J., Karasawa N., Goddard W.A., Prediction of Fullerene Packing in Сбо and C70 Crystals //Nature 1991. - V.351 - P.464-467.161 .SprikM., Cheng A.L., Klein M.L., Orientational Ordering in Solid C70 Predictions from

135. Computer-Simulation // Physical Review Letters 1992. - V.69 - P.1660-1663.238

136. Cheng A.L., Klein M.L., Solid C70 a Molecular-Dynamics Study of the Structure and Orientational Ordering // Physical Review B - 1992. - V.46 - P.4958-4962.

137. Sakura i T„ Wang X.D., Xue O.K., Hasegawa Y„ Hashizume T., Shinohara H., Scanning Tunneling Microscopy Study of Fullerenes // Progress in Surface Science 1996. - V.51 -P.263-408.

138. Sakurai T., Watanabe Y., (Eds.), Advances in Scanning Probe Microscopy. Springer, Berlin, New York, Paris, Tokyo, - 1999. - 34 lp.

139. Hamada N. Sawada S„ Oshiyama A., New One-Dimensional Conductors Graphitic Microtubules // Physical Review Letters - 1992. - V.68 - P.1579-1581.

140. Wildoer J. W.G., Venema L.C., Rinzler A.G., Smalley R.E., Dekker C., Electronic Structure of Atomically Resolved Carbon Nanotubes //Nature 1998. - V.391 - P.59-62.

141. Journet C„ Maser W.K, Bernier P., Loiseau A., delaChapelle M.L., Lefrant S„ Deniard P., Lee R., Fischer J.E., Large-Scale Production of Single-Walled Carbon Nanotubes by the Electric-Arc Technique //Nature 1997. - V.388 - P.756-758.

142. Charlier J.C., Gonze X., Michenaud J.P., First-Principles Study of Carbon Nanotube SolidState Packings // Europhysics Letters 1995. - V.29 - P.43-48.

143. Falvo M.R., Clary G.J., Taylor R.M., Chi V., Brooks F.P., Washburn• S., Superfine R., Bending and Buckling of Carbon Nanotubes under Large Strain // Nature 1997. - V.389 -P.582-584.

144. Mark G.I., Biro L.P, Gyulai J., Simulation of STM Images of Three-Dimensional Surfaces and Comparison with Experimental Data: Carbon Nanotubes // Physical Review B 1998. -V.58 - P.12645-12648.

145. Gartland P.O., Slagsvold B.J., Transitions Conserving Parallel Momentum in Photoemission from the (111) Face of Copper // Physical Review B 1975. - V. 12 - P.4047-4058.

146. Kevan S.D., Evidence for a New Broadening Mechanism in Angle-Resolved Photoemission from Cu(l 11) // Physical Review Letters 1983. - V.50 - P.526-529.

147. Matzdorf R., Investigation of Line Shapes and Line Intensities by High-Resolution U V -Photoemission Spectroscopy Some Case Studies on Noble-Metal Surfaces // Surface Science Reports - 1998. - V.30 - P. 153-206.

148. Mi C., Prieto J.E., Muller S., Miranda R., Heinz K„ HCP to FCC Stacking Switch in Thin Cobalt Films Induced by Cu Capping // Physical Review B 1997. - V.55 - P.10791-10799.

149. Silly F., Pivetta M., Ternes M., Patthey F., Pelz J.P., Schneider W.D., Creation of an Atomic Superlattice by Immersing Metallic Adatoms in a Two-Dimensional Electron Sea // Physical Review Letters 2004. - V.92 - P.016101.

150. Memmel N. Monitoring and Modifying Properties of Metal Surfaces by Electronic Surface States // Surface Science Reports 1998. - V.32 - P.93-163.

151. Smith N.V., Phase-Analysis of Image States and Surface-States Associated with Nearly-Free-Electron Band-Gaps // Physical Review B 1985. - V.32 - P.3549-3555.

152. Bertel E., Roos P., Lehmann J., Promotion of Catalytic Reactions by Depopulation of Surface-States // Physical Review B 1995. - V.52 - P.14384-14387.

153. Meunier L, Treglia G., Gay J.M., Aufray B., Legrand B., Ag/Cu(lll) Structure Revisited through an Extended Mechanism for Stress Relaxation // Physical Review B 1999. - V.59 -P.10910-10917.

154. Park J. Y., Kahng S.J., Ham U.D., Kuk Y., Miyake K, Hata K, Shigekawa H., Adsorption and Growth of Xe Adlayers on the Cu(lll) Surface // Physical Review B 1999. - V.60 -P. 16934-16940.

155. McMahon W.E., Hirschom E.S., Chiang T.C., Scanning Tunneling Microscopy Study of a Ag Monolayer on Cu(ll 1) // Surface Science 1992. - V.279 - P.L231-L235.

156. Paniago R., Matzdorf R., Meister G., Goldmann A., Quantization of Electron-States in Ultrathin Xenon Layers // Surface Science 1995. - V.325 - P.336-342.

157. Bendounan A., Cercellier H., Fagot-Revurat Y„ Kierren B., Yurov V.Y., Malterre D., Confinement of Shockley States in Ultra Thin Films of Ag on Cu(l 11)// Thin Solid Films -2003. V.428-P.119-122.

158. Bendounan A., Revurat Y.F., Kierren B., Bertran F., Yurov V.Y., Malterre D., Surface State in Epitaxial Ag Ultrathin Films on Cu(l 11) // Surface Science 2002. - V.496 - P.L43-L49.

159. Didiot C., Vedeneev A., Fagot-Revurat Y., Kierren B., Malterre D., Imaging a Buried Interface by Scanning Tunneling Spectroscopy of Surface States in a Metallic System // Physical Review B 2005. - V.72 - P.art.№ 233408.

160. Hsieh T.C., Miller T., Chiang T.C., Probing the Wave-Function of a Surface-State in Ag(l 11) a New Approach // Physical Review Letters - 1985. - V.55 - P.2483-2486.

161. Chulkov E. V., Silkin V.M:, Echenique P.M., Image Potential States on Lithium, Copper and' Silver Surfaces//Surface Science 1997. - V.391 - P.L1217-L1223.

162. Chulkov E.V., Silkin V.M., Echenique P.M., Image Potential States on Metal Surfaces: Binding Energies and Wave Functions // Surface Science 1999;.- V.437- P.330-352.

163. Numerov B.V., A Method of Extrapolation of Perturbations // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 1924. - V.84 - P.592-601.

164. Schiller F., Ruiz-Oses M„ Cordon J., Ortega J.E., Scattering of Surface States at Step Edges inNanostripe Arrays // Physical Review Letters 2005. - V.95 - P.art.№ 066805.

165. Bendounan A„ Forster F., Ziroff J., Schmitt F., Reinert F., Influence of the Reconstruction in Ag/Cu(lll) on the Surface Electronic Structure: Quantitative Analysis of the Induced Band Gap // Physical Review B 2005. - V.72 - P.art.№ 075407.

166. Forster F., Bendounan A., Ziroff J., Reinert F., Importance of Surface States on the Adsorption Properties of Noble Metal Surfaces // Physical Review B 2008. - V.78 -P.art.№ 161408.

167. Ait-Mansour K., Buchsbaum A., Ruffieux P., Schmid M„ Groning P., Varga P., Fasel R., Groning O., Fabrication of a Well-Ordered Nanohole Array Stable at Room Temperature // Nano Lett. 2008. - V.8 - P.2035-2040.

168. Canas- Ventura M.E., Xiao W., Wasserfallen D., Mullen K, Brune H, Barth J.V., Fasel R., Self-Assembly of Periodic Bicomponent Wires and Ribbons // Angewandte ChemieInternational Edition 2007. - V.46 - P. 1814-1818.

169. Stepanow S., Lin N., Payer D., Schliekum U., Klappenberger F., Zoppellaro G., Ruben M.,

170. Brune H„ Barth J. V., Kern K, Surface-Assisted Assembly of 2D Metal-Organic Networks243

171. That Exhibit Unusual Threefold Coordination Symmetry // Angewandte ChemieInternational Edition 2007. - V.46 - P.710-713.

172. Liu C.H., Matsuda I., D'Angelo M., Hasegawa S., Okabayashi J., Toyoda S., Oshima M., Self-Assembly of Two-Dimensional Nanoclusters Observed with STM: From Surface Molecules to Surface Superstructure // Physical Review В 2006, - V.74 - P.art.№ 235420.

173. В rune H, Microscopic View of Epitaxial Metal Growth: Nucleation and Aggregation // Surface Science Reports 1998. - V.31 - P.121-229.

174. Brune H., Single Molecules at Surfaces (Eds. F. Rosei, P. Gnitter, and W. Hofer). -Springer, New York, 2006. - p. 247.

175. Brune H., Kern K, Heteroepitaxial Metal Growth: The Effects of Strain in "The Chemical Physics of Solid Surfaces and Heterogeneous Catalysis", -Vol. 8, Chap5 (Eds.:D. A. King and D. P. Woodruff). Elsevier Science, Amsterdam, - 1997. - p. 149-206.

176. Kotlyar KG., Zotov A.V., Saranin A.A., Kasyanova T.V., Chere\>ik M.A., Pisarenko I.V., Lifshits V.G., Formation of the Ordered Array of A1 Magic Clusters on Si(l 11)7x7 // Physical Review В 2002. - V.66 - P.art.№ 165401

177. A. Didiot C., Pons S., Kierren В., Fagot-Revurat Y., Malterre D., Nanopatterning the Electronic Properties of Gold Surfaces with Self-Organized Superlattices of Metallic Nanostructures // Nature Nanotechnology 2007. - V.2 - P.617-621.

178. Horcas I., Fernandez R., Gomez-Rodriguez J.M., Colchero J., Gomez-Herrero J., Baro A.M., W S X M : A Software for Scanning Probe Microscopy and a Tool for Nanotechnology // Review of Scientific Instruments 2007. - V.78 - P.013705.

179. Meyer J.A., Baikie I.D., Kopatzki E., Behm R.J., Preferential Island Nucleation at the Elbows of the Au(lll) Herringbone Reconstruction through Place Exchange // Surface Science 1996. - V.365 - P.L647-L651.1003010 doc N'B 10.03.2010 14:42