Строение и свойства поверхностей и одномерных кристаллов слоистых полупроводниковых соединений A4B6, A52B63, A3B6 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.21, кандидат химических наук Волыхов, Андрей Александрович

• Волыхов, Андрей Александрович
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Волыхов, Андрей Александрович

Введение

Глава 1. Синтез и свойства кристаллов слоистых соединений А3Вб, А52В6з, А4Вб

1.1. Краткий обзор строения, электронной структуры и химической связи в кристаллах слоистых соединений А3В6, А5гВ6з, А4В

1.1.1. Кристаллическая структура

1.1.2. Основные термодинамические свойства

1.1.3. Нестехиометрия и точечные дефекты

1.1.4. Особенности электронного строения 1 б

1.2. Квантово-механическое моделирование кристаллов слоистых соединений А В , А 2В 3, А4В

1.2.1. Методики расчёта

1.2.2. Результаты моделирования

1.3. Синтез и исследование кристаллов

1.3.1. Методика и результаты выращивания кристаллов

1.3.2. Характеристика полученных кристаллов

Глава 2. Получение и исследование атомарно-чистых поверхностей естественного скола слоистых соединений А3Вб, А4В6, А5гВ6з

2.1. Литературные сведения о поверхностях слоистых соединений

2.1.1. Поверхности А3В6 (0001) и ваТе (1 0 -2)

2.1.2. Поверхности А52В63 (0001)

2.1.3. Поверхности А4Вб (100)

2.2. Квантово-механическое моделирование структуры и электронных свойств поверхностей

2.2.1. Методика расчёта

2.2.2. Результаты моделирования поверхностей ОаБе (0001), 1пЭе (0001), ваТе (1 0 -2)

2.2.3. Результаты моделирования В1г8ез (0001), В12Те3(0001)

2.2.4. Результаты моделирования БпХ (100), X = Б, Бе, Те

2.3. Экспериментальное исследование атомарно-чистых поверхностей

2.3.1. Приготовление атомарно-чистых поверхностей

2.3.2. Методики исследования атомарно-чистых поверхностей

2.4. Результаты экспериментального исследования 58 2.4.1. Структура и электронное строение поверхностей ваБе (0001), 1п8е (0001), ваТе (1 0 -2)

2.4.2. Структура и электронное строение поверхностей Bi2Se3 (0001), В12Тез(0001)

2.4.3. Структура и электронное строение поверхностей SnX (100), X = S, Se, Те 76 2.5. Закономерности в изменении параметров, характеризующих образование поверхности слоистых соединений А3В6, А4Вб, А52В6з

Глава 3. Строение и электронная структура одномерных кристаллов соединений А3Вб, А4Вб, А52В6з

3.1. Литературные сведения об одномерных кристаллах в каналах УНТ

3.1.1. Методы синтеза одномерных кристаллов в каналах УНТ

3.1.2. Структура одномерных кристаллов неорганических соединений

3.2. Квантово-механическое моделирование одномерных кристаллов

3.2.1 Структура, электронное строение и химическая связь в одномерных кристаллах GaSe, InSe, GaTe

3.2.2 Структура, электронное строение и химическая связь в одномерных кристаллах Bi2Se3, Bi2Te

3.2.3. Структура, электронное строение и химическая связь в одномерных кристаллах SnX, X = S, Se, Те

3.3. Экспериментальное исследование одномерных кристаллов в каналах УНТ

3.3.1. Структура кристаллов по данным ПЭМ

3.3.2. Взаимодействие одномерного кристалла с УНТ: особенности электронного строения нанокомпозитов по данным спектроскопии комбинационного рассеяния, РФЭС, спектров оптического поглощения

3.4. Обсуждение результатов

Глава 4. Реакционная способность поверхностей кристаллов слоистых соединений А3В6, А4Вб, А52Вг>3 при взаимодействии с молекулярным кислородом

4.1. Литературные сведения об окислении поверхностей кристаллов слоистых соединений А3Вб, А4Вб, А52В6з

4.2. Результаты экспериментального и теоретического исследования сравнительной реакционной способности при взаимодействии с кислородом

4.2.1. Методика экспериментального исследования

4.2.2. Методика квантово-химического моделирования

4.2.3. Результаты моделирования и их сопоставление с экспериментальными данными •

4.2.3.1. Окисление поверхностей GaTe (10-2), GaSe (0001), InSe (0001)

4.2.3.2. Окисление поверхностей Bi2Se3 (0001), Bi2Te3(0001) 123 4.2.3.1. Окисление поверхностей SnX (100), X = S, Se, Те

4.2.4. Сравнение реакционной способности

Общее обсуждение результатов

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Строение и свойства поверхностей и одномерных кристаллов слоистых полупроводниковых соединений A4B6, A52B63, A3B6»

В последние годы отмечается рост интереса к низкоразмерным структурам на основе полупроводниковых соединений, для которых характерны уникальные квантовые эффекты, что обуславливает потенциал для применения в наноразмерных устройствах. Особое направление связано с материалами, где размерное ограничение в свободном или квазисвободном состоянии находится на уровне 1 нм. Такие материалы занимают промежуточное положение между молекулярными и наноразмерными структурами. Так, слоистые кристаллы, характеризующиеся наличием мультиатомных слоев в структуре, соединённых лишь слабыми связями, привлекают внимание исследователей благодаря анизотропным свойствам и близости к истинно двумерных системам, таким, как графен. Для относительно простого экспериментального наблюдения одномерных структур с размерами менее 1 нм в квазисвободном состоянии можно использовать в качестве инертного темплата одностенные углеродные нанотрубки.

Эффекты, наблюдающиеся при формировании низкоразмерных структур с субнанометровыми размерными ограничениями на основе бинарных полупроводниковых соединений, связаны с характером химической связи и кристаллической структурой объёмных фаз этих соединений, Вопросы взаимосвязи структуры и свойств трехмерных кристаллов и низкоразмерных структур рассматриваются на примере трёх классов соединении: А4Вб, А3В6, А52В63. Их выбор обусловлен тем, что указанные классы слоистых соединений характеризуются различной химической природой и, существенно различными величинами межслоевых взаимодействий, что следует из геометрических соображений относительно известных структур этих соединений,. Следовательно, на их примере возможно отследить закономерности и выявить факторы, влияющие на свойства низкоразмерных структур. Вещества класса А4Вб являются перспективными материалами в различных областях электроники: детекторы и источники ИК-излучения, термоэлектрические элементы, солнечных батареи, элементы памяти, спинтроники и т.д.

5 г

Соединения класса А В привлекают внимание в связи с их уникальными оптическими и электрическими свойствами. Соединения класса А5гВ6з являются традиционными термоэлектрическими материалами. В последнее время они интенсивно изучаются в связи с открытием свойств топологических изоляторов у их поверхностей.

Актуальным аспектом химии неорганических полупроводников с является понимание их реакционной способности, изучение механизмов реакций «твердое тело-газ» на атомном уровне с применением комплекса современных экспериментальных и теоретических методов. В таких исследованиях на начальном этапе необходима информация о строении и электронной структуре атомарно-чистых поверхностей.

Открытым вопросом в данной области знаний является установление количественных закономерностей изменения параметров, характеризующих реакции «твёрдое — газ», в зависимости от величины межслоевого взаимодействия. В настоящей работе закономерности рассматриваются на примере взаимодействия поверхностей с кислородом. С практической точки зрения исследование атомарно-чистых поверхностей и реакций с кислородом актуально для оптимизации технологий получения плёночных структур и выявления временных и температурных диапазонов эксплуатации устройств на основе данных материалов.

Целью настоящей работы является выявление закономерностей в параметрах, характеризующих формирование полупроводников в низкоразмерном состоянии и реакционную способность этих материалов. В качестве таких параметров выбраны: энергетический параметр — энергия образования низкоразмерных структур из объёмных материалов, структурный параметр - среднее изменение длин связей; параметром, характеризующим реакционную способность, выбрана экспериментально определяемая экспозиция, отвечающая началу взаимодействия поверхности с молекулярным кислородом.

Для достижения цели работы решались следующие задачи:

1. Количественно проанализировать эффекты образования поверхности и энергию межслоевых взаимодействий.

2. Установить закономерности в изменении геометрических и энергетических параметров образования одномерных кристаллов для различных классов рассматриваемых соединений.

3. Определить реакционную способность поверхностей с различной энергией межслоевых взаимодействий.

В качестве объектов исследования выбраны слоистые полупроводники трёх классов: А4В6, А3Вб, А52В6з, многие фундаментальные свойства которых хорошо изучены. К числу слоистых в рассматриваемых классах относятся следующие соединения: Эпй, БиБе, веЗ, веБе, йаЭ, ОаБе, ОаТе, ЫБе, ЗЬгТез, В1г8ез, В12Тез. В работе рассмотрены следующие группы соединений: ЭпЭ, БпБе, ЭпТе (теллурид олова не является слоистым, но был выбран для сравнения); ОаБе, ОаТе, 1п8е; В128ез, В1гТез.

Кристаллы изучаемых соединений были выращены методом Бриджмена и охарактеризованы при помощи рентгеновской дифракции, ДТА, а также гальваномагнитных измерений. Монокристаллические образцы использовались для приготовления атомарно-чистых поверхностей с последующим изучением реакционной способности.

Для моделирования использовались пакеты программ Gaussian03 [1] и Gaussian09 [2]. Расчёты проводились в рамках теории функционала плотности (DFT) с гибридным функционалом плотности B3LYP (трехпараметрический нелокальный обменный функционал Беке и нелокальный корреляционный функционал Ли, Янга и Парра) с двухэкспонентным базисом LanL2DZ, в большинстве расчётов дополненным d-поляризационными функциями. Применялись два подхода: кластерный (моделирование фрагмента кристалла в виде ограниченного кластера размером от 70 до 120 атомов) и периодические граничные условия (квазибесконечная трансляция фрагмента кристалла в одном, двух или трёх направлениях) с полной оптимизацией геометрии.

Для исследования структуры поверхности, электронных свойств и зарядового состояния поверхностных атомов в работе применялись сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) и спектроскопия (СТС), атомно-силовая микроскопия (АСМ), дифракция медленных электронов (ДМЭ) и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), в том числе с использованием синхротронного излучения, ультрафиолетовая электронная спектроскопия (УФЭС), фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением на синхротронном излучении. Для экспериментального определения геометрической и электронной структуры одномерных кристаллов использовались просвечивающая электронная микроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.

Экспериментально окисление поверхностей кристаллов изучалось при помощи РФЭС поверхностей после различных экспозиций в кислороде или сухом воздухе при комнатной температуре. Для изучения изменения структуры поверхности в процессе окисления использовались также АСМ и СТМ.

С целью интерпретации экспериментальных данных, полученных при помощи различных методов анализа поверхности, они сопоставлялись с результатами квантово-химического моделирования, проводимого как в кластерном подходе, так и в подходе двумерных периодических граничных условий.

Практическая значимость работы.

1. С высокой точностью определено положение всех фотоэлектронных и Оже-линий в РФЭ-спектрах слоистых соединений классов А4Вб, А3В6, А52В6з. Определены химические сдвиги для аналитических пиков, получен набор Оже-параметров и установлены вклады начального и конечного состояния в их формировании. Данная информация носит справочный характер.

2. Впервые предложено использовать поверхности естественного скола ОаТе, ваБе, 1п8е, ЕНоТез в качестве стандартов состава для РФЭС и ОЭС. Таковые стандарты в настоящее время отсутствуют.

3. Результаты исследования чистых поверхностей и реакций с кислородом могут быть использованы для оптимизации технологий получения плёночных структур и выявления временных и температурных диапазонов эксплуатации устройств на основе данных материалов.

В первой главе диссертационной работы анализируются фундаментальные свойства кристаллов рассматриваемых полупроводниковых слоистых соединений и описывается их синтез.

Во второй главе рассматриваются двумерные системы на основе поверхности естественного скола: (100) для соединений А4Вб, (1 0 -2) для ОаТе, (0001) для других соединении

А В и А 2В з. Приводятся сведения о поверхностной кристаллической решётке, электронном строении, зарядовых состояниях атомов. Проанализированы энергия образования поверхности, изменения атомных позиций и электронной.плотности на атомах поверхности.

Третья глава посвящена исследованию одномерных кристаллов, которые являются интересным объектом для сравнения с соответствующими двумерными системами (квадро- и пентаслоями). Сделаны предположения о структуре и электронном строении одномерных кристаллов, определены энергии их образования.

В четвёртой главе рассматривается реакционная способность поверхностей естественного скола полупроводниковых материалов для случая взаимодействия с молекулярным кислородом при комнатной температуре. Рассмотрены возможные механизмы окисления поверхностей.

Заключение диссертации по теме «Химия твердого тела», Волыхов, Андрей Александрович

выводы

1. При помощи квантово-химических расчётов по величине малликеновского заряда количественно охарактеризован вклад ионной составляющей химической связи в бинарных слоистых соединениях А4В6, А3В6, А52В6з. Определены закономерности в изменении характера химической связи в рядах указанных соединений и между соединениями различных рядов. Найдено, что ионность возрастает в ряду ОаТе < ОаЭе < В12Те3 < 1п8е < БпТе < БпБе < В^Эез < ЭпЭ.

2. Оценены релаксационные эффекты (энергетические, геометрические, электронные) при образовании поверхности слоистых соединений А4В6 (100), А3Бе (0001), ОаТе (1 0 -2), А52Вб3 (0001) из объёмных фаз. Установлены закономерности в их изменении в зависимости от степени ионности связей внутри слоя. Величины релаксационных эффектов оказались малы, что не позволяет их обнаружить экспериментально.

3. Получен набор РФЭ-спектров высокого разрешения атомно-чистых поверхностей слоистых соединений А4В6 (100), А3Бе (0001), ОаТе (1 0 -2), А52В63 (0001), определены Оже-параметры по Вагнеру и Хольнайшеру. Вследствие низкой реакционной способности, высокой электропроводности и наличия пиков во всём энергетическом диапазоне поверхности ОаЭе, ОаТе, 1п8е, В^Без, В12Тез, могут быть предложены в качестве стандартов для РФЭС и ОЭС. Таковые стандарты в настоящий момент отсутствуют.

4. Теоретически определены наиболее устойчивые структуры одномерных кристаллов соединений А4Вб, А3Вб, А52Вбз во внутренних каналах углеродных нанотрубок. Таковыми являются (8пТе)5„, (8п8е)ф, и (8п8е)б,„ (БпБ)^ и (БиБ^«, (Оа8е)б„, (ОаТе)6„, (В128ез)з„, (В12Те3)2„. Выводы подтверждены экспериментально.

5. При помощи моделирования установлен энергетический эффект образования одномерных кристаллов и определена их электронная структура. Найдена отрицательная корреляция энергии образования одномерных кристаллов с энергией образования поверхности соответствующего кристалла.

6. Экспериментально показано, что локальные взаимодействия (в частности, химическое связывание) одномерных кристаллов с темплатами-углеродными нанотрубками отсутствуют практически во всех случаях, а перенос заряда с нанотрубки на кристалл вследствие выравнивания уровня Ферми происходит только в случае широкозонных полупроводников ОаЭе, ОаТе.

7. Экспериментально показано, что реакционная способность соединений А4Вб, о /Г г /

А В , А 2В з при взаимодействии с молекулярным кислородом при комнатной температуре увеличивается в ряду GaSe ~ InSe < Bi2Te3 < GaTe ~ SnS < Bi2Se3 < SnSe < SnTe.

8. При помощи РФЭС и квантово-химического моделирования предсказаны продукты окисления поверхностей GaTe (10 -2), SnTe (100), SnSe (001), SnS (001) на различных стадиях.

9. Методами РФЭС и АСМ исследована структура оксидного слоя на поверхностях SnTe (100), SnSe (001), GaTe (1 0 -2), GaSe (0001). Выявлено, что во всех рассмотренных случаях в оксидном слое наблюдается увеличение отношения концентраций металл/халькоген по сравнению с величиной для исходной поверхности.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа была выполнена при поддержке: инициативного проекта РФФИ 08-03-00991-а, Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (государственные контракты № П2307, № 02.740.11.0139), проектов билатеральной программы «Российско-немецкая лаборатория в Берлинском центре синхротронных исследований BESSY II». Расчёт проведён в рамках сотрудничества со Свободным университетом Берлина в расчётном центре Zedat.

Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю д.х.н. Яшиной Л.В. за внимательное отношение, всестороннюю поддержку и действенную критику. Глубокая благодарность к.х.н. Елисееву A.A. и Харламовой М.В. за синтез и исследование нанокомнозитов полупроводников, интеркалированных в УНТ; д.х.н. Васильеву С.Ю. и сотруднику Института физики твёрдого тела к.ф.-м.н. Чайке А.Н. за проведение сканирующей туннельной микроскопии; к.х.н. C.B. Савилову за съёмку изображений ПЭМ; к.х.н. Неудачиной B.C. и Дедюлину С.Н. за участие в съёмке РФЭ-спектров, к.х.н. Иткису Д.М. за съёмку изображений АСМ; к.х.н. Тамм М.Е. и Плаховой Т.А. за поддержку в выполнении экспериментальной работы; заведующему лабораторией проф. Гаськову A.M. и всем сотрудникам, аспирантам и студентам лаборатории химии и физики полупроводниковых и сенсорных материалов химического факультета МГУ за разнообразную помощь, поддержку и доброжелательное отношение, а также администрации и всем преподавателям факультета наук о материалах МГУ за высокий уровень образования на факультете.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Волыхов, Андрей Александрович, 2011 год

1. Liu K. Y., Ueno К., Fujikawa Y., Saiki К., Koma A. Heteroepitaxial growth of layered semiconductor GaSe on a hydrogen- terminated Si(lll) surface // Jpn. J. Appl. Phys., Part 2. 1993. V. 32. P. L434-L437.

2. Le Thanh V., Eddrief M., Sebenne C., Sacuto A., and Balkanski M., Heteroepitaxy of GaSe layered semiconductor compound on Si(l 11)7x7 substrate: a Van der Waals epitaxy? // J. Cryst. Growth. 1994. V. 135. P. 1-10.

3. Sánchez-Royo J. F., Segura A., Lang O., Schaar-Gabriel E., Pettenkofer C., Jaegermann W., Roa L., Chevy A. Optical and photovoltaic properties of InSe thin films prepared by van der Waals epitaxy // J. Appl. Phys. 2001. V. 90. P. 2818-2823.

4. Tiefenbacher S., Sehnert H., Pettenkofer C., and Jaegermann W. Epitaxial films of WS2 by metal organic van der Waals epitaxie // Surf. Sci. Lett. 1994. V. 318. P. LI 161-L1164.

5. Loher T., Ueno K., Koma A. Heteroepitaxial growth of lattice mismatched materials using layered compound buffer layers // Appl. Surf. Sci. 1998. V. 130-132. P. 334-339.

6. Ullrich B., Koma A., Loher T., Kobayashi T. Optical and hybrid properties of the ZnSe/InSe/Si heterojunction // Solid State Commun. 1998. V. 107. P. 209.

7. Micocci G., Serra A., Tepore A. Electrical properties of rc-GaSe single crystals doped with chlorine // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. P. 2365-2369.

8. Aydinli A., Gasanly N. M., Goksen K. Donor-acceptor pair recombination in gallium sulfide // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. P. 7144- 7149.

9. Xin Q. S., Conrad S., Zhu X. Y. The deposition of a GaS epitaxial film on GaAs using an exchange reaction // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. P. 1244-1246.

10. Cao X. A., Hu H. T., Dong Y., Ding X. M., Hou X. Y. The structural, chemical and electronic properties of a stable GaS/GaAs interface // J. Appl. Phys. 1999. V. 86. P. 6940-6944.

11. Liu K., Xu J., Zhang X.-C. Broadband terahertz wave detection with GaSe crystals // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 863-865.

12. Gautam U.K., Vivekchand S.R.C., Govindaraj A., Kulkami G.U., Selvi N. R., Rao C.N.R. Generation of Onions and Nanotubes of GaS and GaSe through Laser and Thermally Induced Exfoliation // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 12. P. 3658-3659.

13. F.F. Xu, J. Hu, Y. Bando. Tubular configurations and Structure-Dependent Anisotropic Strains in GaS Multi-Walled Sub-Microtubes. J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 1686016865

14. Koukharenko E., Frety N., Shepelevich V.G., Tedenac J.C. Thermoelectric properties of Bi2Te3 obtained by ultrarapid quenching process route // J. Alloys Comp. 2000. V. 299. P. 254-257.

15. Yang J.Y., Aizawa T., Yamamoto A., Ohta T. Thermoelectric properties of n-type (B^SesX^B^Tes)!-* prepared by bulk mechanical alloying and hot pressing // J. Alloys Comp. 2000. V. 312. P. 326-330.

16. Chung D.-Y., Hogan T., Brazis P., Rocci-Lane M., Kannewurf C., Bastea M., Uher C., Kanatzidis M.G. CsBi4Te6: a high-performance thermoelectric material for low-temperature applications // Science. 2000. V. 287. P. 1024-1027.

17. Minnich A.J., Dresselhaus M.S., Renand Z.F., Chen G. Bulk nanostructured thermoelectric materials: current research and future prospects // Energy Environ. Sci. 2009 V. 2. P. 466.

18. Кайданов В.И., Равич Ю.И. Глубокие и резонансные состояния в полупроводниках типа AIVBVI // Успехи физических наук. 1985. Т. 145. № 1. С. 51.

19. Физико-химические свойства полупроводниковых веществ. Справочник // М.: Наука. 1979. 340 с.

20. Kuhn A., Bourdon A., Rigoult J., Rimsky A. Charge-density analysis of GaS // Phys. Rev. B. 1982. V. 25. P. 4081-4088.

21. Benazeth S., DungN.H., Guittard M., Laruelle P. Affinement sur monocristal de la structure du polytype 2H du seleniure de gallium GaSe forme (3 // Acta Cryst. C. 1988. V. 44. P. 234-236.

22. Доблетов К., Мархуда Ю.А., Аникин А.В., Аширов А. Системы SnSe-Ga(In)Se // Изв. АН СССР, неорган, материалы. 1978. Т. 14. С. 24-26.

23. Kuhn A., Chevalier R., Rimsky A. Atomic structure of a 4H GaSe polytype named 8-type // Acta Cryst. B. 1975. V. 31. P. 2841-2842.

24. Blachnik R., Irle E. Das System Gallium-Tellur // J. Less-Comm. Metals. 1985. V. 113. P. L1-L3.

25. Likforman A., Carre D., Etienne J., Bachet B. Structure cristalline du monoséléniure d'indium InSe // Acta Crystallogr., Sect. В: Struct. Crystallogr. Cryst. Chem. 1975. V. 31. P. 1252-1254.

26. Lostak P., Novotny R., Benes L., Civis S. Preparation and some physical properties of Sn2Te3-xSex single crystals //J. Cryst. Growth. 1989. V. 94. P. 656-662.

27. Gardes В., Brun G., Tedenac J.С. Contribution to the study of the Bismuth-Selenium system // Europ. J. Solid State Inorg. Chem. 1989. V. 26. P. 221-229.

28. Feutelais Y., Legendre В., Rodier N., Agafonov V. A study of the phases in the bismuth-tellurium system // Mat. Res. Bull. 1993. V. 28. P. 591-596.

29. Wiedemeier H., Schnering H.G.V. Refinement of the structures of GeS, GeSe, SnS and SnSe // Z. Kristallogr. 1978. V. 148. P. 295-303.

30. Шелимова JI.E., Томашик B.H., Грыцив В.И. Диаграммы состояния в полупроводниковом материаловедении. М.: Наука. 1991. 368 с.

31. Термические константы веществ. Справочник под ред. Глушко В.П. М.: АН СССР, ВИНИТИ, Ин-т высоких температур. В 10 т. 1965-1982.

32. Физико-химические свойства полупроводниковых веществ. Справочник. М.: Наука, 1978.

33. Madelung О. Semiconductors: Data handbook. Springer, 2004. 691 p.

34. Plucinski L., Johnson R. L., Kowalski B. J., Kopalko K., Orlowski B. A., Kovalyuk Z. D., Lashkarev G. V. Electronic band structure of GaSe(OOOl): Angle-resolved photoemission and ab initio theory // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. P. 125304.

35. Camara M. O. D., Mauger A., Devos I. Electronic structure of the layer compounds GaSe and InSe in a tight-binding approach // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. P. 125206.

36. Rak Zs., Mahanti S.D., Mandal K.C., Fernelius N.C. Electronic structure of substitutional defects and vacancies in GaSe // J. Chem. Phys. Sol. 2009. V. 70. P. 344-355.

37. Rak Zs., Mahanti S.D., Mandal K.C., Fernelius N.C. Doping dependence of electronic and mechanical properties of GaSei-xTex and Gai-xInxSe from first principles // Phys. Rev.B. 2010. V. 82. P. 155203.

38. Rak Zs., Mahanti S.D., Mandal K.C., Fernelius N.C. Defect-induced rigidity enhancement in layered semiconductors // Solid State Commun. 2010. V. 150. P. 1200-1203.

39. Depeursinge Y. Electronic properties of the layer III-VI semiconductors. A comparative study //Nuovo Cimento B. 1981. V. 64. P. 111.

40. Yamamoto A., Syouji A., Goto Т., Kulatov E., Ohno K., Kawazoe Y., Uchida K., MiuraN. Excitons and band structure of highly anisotropic GaTe single crystals // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 035210.

41. Wang G., Cagin T. Electronic structure of the thermoelectric materials Bi2Te3 and Sb2Te3 from first-principles calculations // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 075201-1-8.

42. Larson P., Mahanti S.D., Kanatzidis M.G. Electronic structure and transport of Bi2Te3 and BaBiTe3 // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. P. 8162-8171.

43. Кульбачинский В.А., Озаки X., Миахара И., Фунагай К. Температурные зависимости запрещённой зоны Bi2Te3 и Sb2Te3, полученные методом туннельной спектроскопии //ЖЭТФ. 2003. Т. 124. С. 1358-1366.

44. Huang B.-L., Kaviany М. Ab initio and molecular dynamics predictions for electron and phonon transport in bismuth telluride // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P. 125209-1-19.

45. Zhang W., Yu R., Zhang H., Dai X., Fang Z. First-principles studies of the three-dimensional strong topological insulators Bi2Te3, Bi2Se3 and Sb2Se3 //New J. Phys. 2010. V. 12. P. 060513.

46. Taniguchi M., Johnson R.L., Chijsen J., Cardona M. Core excitons and conduction-band structure in orthorhombic GeS, GeSe, SnS, SnSe single crystals // Phys. Rev. B. 1990. V. 42. P. 3634-3643

47. Lefebvre I., Szymansky M.A., Olivier-Fourcade J., Juma J.C. Electronic structure of tin monochalcogenides from SnO to SnTe // Phys. Rev. B. 1998. V. 58. P. 1896-1906.

48. Martinez H., Auriel C., Loudet M., Pfister-Gulliozo G. Electronic structure (XPS and ab-initio band structure calculation) and scanning probe microscopy images of a-tin sulfide // Appl. Surf. Sci. 1996. V. 103. P. 149-158.

49. Makinistian L., Albanesi E.A. On the band gap location and core spectra of orthorhombic IV-VI compounds SnS and SnSe // Phys. Status Solidi B. 2009. V. 246. No. 1. P. 183-191.

50. Makinistian L., Albanesi E.A. Ab initio calculations of the electronic and optical properties of germanium selenide // J. Phys.: Condens. Matter. 2007. V. 19. P. 186211.

51. Makinistian L., Albanesi E.A. First-principles calculations of the band gap and optical properties of germanium sulfide // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. P. 045206.

52. Nabi Z., Kellou A., Mecabin S., Khalfi A., Benosman N. Optoelectronic properties of Sn02and orthorhombic SnS and SnSe compounds // Material Science and Engineering. 2003. V. B98.P. 104-115.

53. Hummer K., Griineis A., Kresse G. Structural and electronic properties of lead chalcogenides from first principles // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 195211 1-9.

54. Shishkin M., Kresse G. Self-consistent GW calculations for semiconductors and isolators // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. P. 035101-1-9.

55. Hay P.J., Wadt W.R. Ab initio effective core potentials for molecular calculations. Potentials for the transition metal atoms Sc-Hg // J. Chem. Phys. 1985. V. 82. P. 270-283.

56. Hay P.J., Wadt W.R. Ab initio effective core potentials for molecular calculations. Potentials for the transition metal atoms Na-Bi // J. Chem. Phys. 1985. V. 82. P. 284-298.

57. Kagaku Benran. Bond lengths and angles in gas-phase molecules. Tokyo: Maruzen Company, 1984. V. II, p. 49661-49667.

58. Штанов В.И. Условия образования монокристалла в методе Бриджмена // Кристаллография. 2004. Т. 49. № 2. С. 336-342.

59. Shtanov V.I., Yashina L.V. On the Bridgman growth of lead-tin selenide crystals with uniform tin distribution // J. Cryst. Growth. 2009. V. 311. P. 3257-3264.

60. Бехштедт Ф., Эндерлайн P. Поверхности и границы раздела полупроводников. М.: Мир, 1990. 488с.

61. Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Катаяма М. Введение в физику поверхности. М.: Наука. 2006. 490 с.

62. Briggs G.A.D., Fisher A.I. STM experiment and atomistic modeling hand in hand: individual molecules on semiconductor surfaces // Surf. Sci. Rep. 1999. V. 33. P. 1-81.

63. Becker U., Hochella M.F., Jr. The calculation of STM images, STS spectra, and XPS peak shifts for galena: new tool for understanding mineral surface chemistry // Geochim. Cosmochim. Acta. 1996. V. 60. P. 2413-2426.

64. Woodruff D.P. Chemical-state-specific surface structure determination. Surface Science. 2001. V. 482-485. P. 49-59.

65. Woodruff D.P. Solved and unsolved problems in surface structure determination. // Surface Science. 2002. V. 500. P. 147-171.

66. Gross A. Theoretical Surface Science: A Microscopic Perspective. Springer, 2009.

67. Woodruff D.P. Angular dependence in photoemission from atoms to surfaces to atoms. // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 1999. P. 259-272.

68. Briggs D., Grand J.T. (Eds.). Surface Analysis by Auger and X-ray Spectroscopy. IMPublication, 2003.

69. Balitskii O.A., Jaeckel В., Jaegermann W. Surface properties of GaTe single crystals //Phys. Lett. A. 2008. V. 372. P. 3303-3306.

70. Bando H., Koizumi K., Oikawa Y., Daikohara K., Kulbachinskii V.A., Ozaki H. The time-dependent process of oxidation of the surface of Bi2Te3 studied by x-ray photoelectron spectroscopy // J. Phys. Condens. Matter. 2000. V. 12. P. 5607-5616.

71. Xia Y., Qian D., Hsieh D., Wray L., Pal A., Lin H., Bansil A., Grauer D., Hor Y. S., Cava R. J., Hasan M. Z. Observation of a large-gap topological-insulator class with a single Dirac cone on the surface //Nature Phys. 2009. V. 5. P. 398-402.

72. Kane C. L., Mele E. J. Z2 Topological Order and the Quantum Spin Hall Effect // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95. P. 146802-1-4.

73. Bernevig B. A., Zhang S: C. Quantum Spin Hall Effect // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. P. 106802-1-4.

74. Roy R. Topological phases and the quantum spin Hall effect in three dimensions // Phys. Rev. B. 2009. V. 79, P. 195322-1-5.

75. Xia Y., Qian D., Hsieh D., Wray L., Pal A., Lin H., Bansil A., Grauer D., Hor Y. S., Cava R. J., Hasan M. Z. Observation of a large-gap topological-insulator class with a single Dirac cone on the surface //Nature Phys. 2009. V. 5. P. 398-402.

76. Zhang T., Cheng P., Chen X., Jia J.-F., Ma X., He K., Wang L., Zhang H., Dai X., Fang Z., Xie X., Xue Q.-K. Experimental Demonstration of Topological Surface States Protected by Time-Reversal Symmetry // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. P. 266803-1-4.

77. Butch N. P., Kirshenbaum K., Syers P., Sushkov A. B., Jenkins G. S„ Drew H. D., Paglione J. Search for topological surface conduction in ultrahigh mobility Bi2Se3 crystals. arXiv: 1003.2382v 1.2010.

78. Зюбина T.C., Зюбин A.C., Яшина JI.B., Штанов В.И. Теоретическое моделирование адсорбции кислорода на поверхности РЬТе(001) // Журн. неорг. химии. 2008. Т. 53. С. 817-825.

79. Schmid М., Stadler Н., Varga P. Direct observation of surface chemical order by scanning tunneling microscopy//Phys. Rev. Lett. 1993. V. 70. P. 1441-1444.

80. Hofer W.A., Ritz G., Hebenstreit W., Schmid M., Varga P., Redinger J., Podloucky R. Scanning tunneling microscopy of binary-alloy surfaces: is chemical contrast a consequence of alloying? // Surf. Sci. 1998. V. 405. P. L514-L519.

81. Schmid M., Varga P. Segregation and surface chemical ordering — an experimental view on the atomic scale // The Chemical Physics of Solid Surfaces, Volume 10: Alloy surfaces and surface alloys. Ed. D. P. Woodruff. Elsevier, 2002. P. 118-151.

82. Murphy S., Radican K., Shvets I.V., Chaika A.N., Nazin S.S., Semenov V.N., Bozhko S.I. Asymmetry effects in atomically resolved STM images of Cu(014)-0 and W(100)-O surfaces measured with MnNi tips // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 245423.

83. Ohno M. Particle-hole interaction effect on a core-level XPS spectrum II // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2000. V. 107. P. 113-121.

84. Moretti G. Auger parameter and Wagner plot in the characterization of chemical states: initial and final-states effects // J. Elect. Spectr. Relat. Phenom. 1995. V. 76. P. 365-370.

85. Chiang T.-C. Photoemission studies of quantum well states in thin films // Surf. Sci. Rep., 2000. V. 39. P. 181.

86. Qiu Z.Q., Smith N.V. Quantum well states and oscillatory magnetic interlayer coupling // J. Phys.: Cond. Matter. 2002. V. 14. P. R169.

87. Paggel J J,, Miller Т., Chiang T.-C. Quantum-Well States as Fabry-Perot Modes in a Thin-Film Electron Interferometer // Science. 1999. V. 283. P. 1709-1711.

88. Mugarza A., Schiller F., Kuntze J., Cordon J., Ruiz-Oses M., Ortega J.E. Modelling nanostructures with vicinal surfaces // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. S27-S49.

89. Garcia de Abajo F.J., Cordon J., Corso M., Schiller F., Ortega J.E. Lateral engineering of surface states towards surface-state nanoelectronics // Nanoscale. 2010. V. 2. P. 717-721.

90. Mugarza A., Schiller F., Kuntze J., Cordon J., Ruiz-Oses M., Ortega J.E. Modelling nanostructures with vicinal surfaces // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. S27-S49.

91. Monthioux M., Flahaut E., Cleuziou J-P. Hybrid carbon nanotubes: Strategy, progress, and perspectives // Mater. Res. 2006. V. 21. No.l 1. P.2774-2793

92. Sloan J., Kirkland A.I., Hutchison J.L. and Green M.L.H. Integral atomic layer architectures of ID crystals inserted into single walled carbon nanotubes // Chem. Commun. 2002. V.l. P.1319-1332

93. Kuganathan N., Green J.C. Mercury telluride crystals encapsulated within single walled carbon nanotubes: a density functional study // Int. J. Quant. Chem. 2008. V. 108. P. 797807.

94. Grigorian L., Williams K.A., Fang S., Sumanasekera G.U., Loper A.L., Dickey E.C., Pennycook S.J., Eklund P.C. Reversible intercalation of charged iodine chains into carbon nanotube ropes // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. P. 5560-5563.

95. Fagan S.B., Filho A.G.S., Filho J.M., Corio P., Dresselhaus M.S. Electronic properties of Ag- and СгОз-filled single-wall carbon nanotubes // Chem. Phys. Lett. 2005. V.406. P.54-59.

96. Corio P., Santos A.P., Santos P.S., Temperini M.L.A., Brar V.W., Pimenta M.A., Dresselhaus M.S. Characterization of single wall carbon nanotubes filled with silver and with chromium compounds // Chem. Phys. Lett. 2004. V. 383. P. 475-480

97. Sauvajol J.-L., Bendiaba N., Anglaret E., Petit P. Phonons in alkali-doped singlewall carbon nanotube bundles // C. R. Physique. 2003. V. 4. P. 1035-1045.

98. Jacquemina R., Kazaoui S., Yua D., Hassanien A., Minami N., Kataura H., Achiba Y. Doping mechanism in single-wall carbon nanotubes studied by optical absorption // Synthetic Metals. 2000. V. 115. P. 283-287.

99. Ajayan P.M., Iijima S. Capillarity-induced filling of carbon nanotubes // Nature. 1993. V. 361. P. 333-334.

100. Monthioux M., Smith B.W., Burteaux В., Claye A., Fischer J.E., Luzzi D.E. Sensitivity of single-wall carbon nanotubes to chemical processing: an electron microscopy investigation // Carbon. 2001. V. 39. P. 1251-1272.

101. Monthioux M. Filling single wall carbon nanotubes // Carbon. 2002. V. 40. P. 18091823.

102. Chancolon J., Archaimbault F., Pineau A., Bonnamy S. Filling of carbon nanotubes with selenium by vapor phase process // J. Nanosci. Nanotechnol. 2006. V. 6. P. 82-86.

103. Govindaraj A., Satishkumar B.C., Nath M. et al. Metal nanowires and intercalated metal layers in single-walled carbon nanotube bundles // Chem. Mater. 2000. V. 12. P. 202-205.

104. Dujardin E., Ebbesen T.W., Hiura H., Taginaki K. Capillarity and wetting of carbon nanotubes // Science. 1994. V. 265. P. 1850-1852.

105. Ebbesen T.W. Wetting, filling and decorating carbon nanotubes // J. Phys. Chem. Solids. 1996. V. 57. P. 951-955.

106. Dujardin E., Ebbesen T.W., Krishnan A., Treacy M.M.J. Wetting of single shell carbon nanotubes//Adv. Mater. 1998. V. 10. P. 1472-1475.

107. Kirkland A.I., Meyer R.R., Sloan J., Hutchison J.L. Structure determination of atomically controlled crystal architectures grown within single wall carbon nanotubes // Microsc. Microanal. 2005. V.ll. P.401-409.

108. Zhou L., Zhang X., Zhao X., Sun C., Niu Q. Synthesis and characterization of carbon nanotube supported Bi2Te3 nanocrystals // J. Alloys Comp. 2010. V. 502. P. 329-332.

109. Lim S.H., Elim H.I., Gao X.Y., Wee A.T.S., Ji W. Electronic and optical properties of nitrogen-doped multiwalled carbon nanotubes // Phys. Rev. B. 2006. V.73. P. 045402.

110. Balitskii O.A., Jaegermann W. XPS study of InTe and GaTe single crystals oxidation // Mater. Chem. Phys. 2006. V. 97. P. 98-101.

111. Iwakuro H, Tatsuyama C, Ichimura S. XPS and AES studies on the oxidation of layered semiconductor GaSe // Jpn. J. Appl. Phys. Y.21. 1982. P. 94-99.

112. Miyake I, Tanpo T, Tatsuyama C. XPS study on theoxidation of InSe // Jpn. J. Appl. Phys. V. 23. 1984. P. 172-178.

113. Drapak S.I., Gavrylyuk S.V., Kovalyuk Z.D., Lytvyn O.S. Age-induced oxide on cleaved surface of layered GaSe single crystals // Appl. Surf. Sci. 2008. V. 254. P. 2067-2071.

114. Balitskii O.A., Savchyn V.P., Yukhimchuk V.O. Raman investigation of InSe and GaSe single-crystals oxidation // Semicond. Sci. Technol., 2002, v. 17, p. L1-L4.

115. Balitskii O.A., Savchyn V.P. Thermodynamic study of AnIBVI compounds oxidation //Mater. Sci. Semicond. Proc. V. 7. 2004. P. 55-58.

116. Balitskii O.A. Self-organised nanostructures, obtained by oxidation of III—VI compounds // Mater. Lett. 2006. V. 60. P. 594-599.

117. Badrinarayanan S., Mandale A.B., Sinha A.P.B. Photoelectron spectroscopy study of surface oxidation of SnTe PbTe and PbSnTe // Mater. Chem. Phys. 1984. V. 11. P. 1.

118. Bettini M., Richter H.J. Oxidation in air and thermal desorption on PbTe, SnTe and Pb0.8Sn02Te surfaces // Surf. Sci. 1979. V. 80. P. 334-343.

119. Neudachina V.S., Shatalova T.B., Shtanov V.I., Yashina L.V., Zyubina T.S., Tamm M.E., Kobeleva S.P. XPS study of SnTe(100) oxidation by molecular oxygen // Surf. Sci. 2005. V. 584. P. 77-82.

120. Шаталова Т.Б., Тамм M.E., Яшина Л.В., Тихонов Е.В., Дыбов А.В., Штанов В.И. Исследование процесса окисления поверхности монокристаллов SnTe методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Поверхность. 2005. Т. 7. С. 30-35.

121. Badrinarayanan S., Mandale А. В., Gunjikar V. G., Sinha А. Р. В. Mechanism of high-temperature oxidation of tin selenide // J. Mater. Sci. 1986. V. 21. P. 3333-3338.

122. Tanuma S., Powell C. J., Penn D. R. Proposed formula for electron inelastic mean free paths based on calculations for 31 materials // Surf. Interf. Anal. 1993. V. 21. P. 165.

123. Schenk-Meuser K., Duschner H. ESCA-analysis of tin compounds on the surface of hydroxyapatite // Fresenius J. Anal. Chem. 1997. V. 358. P. 265-267.