王恩哥院士与合作者在硅表面幻数锰原子团簇的自组装机理研究中取得重要进展

半导体硅是现代信息科技和信息工业的基础，其表面再构以及表面吸附原子的自组装研究一直是科学界十分**************的重要课题之一。除了对清洁硅表面再构的系统研究之外，近年来更多的兴趣集中在其表面上各种吸附原子的自组装过程。最近，北京大学物理学院国际量子材料科学中心王恩哥院士与中国科学院物理研究所、美国内华达大学和日本东北大学的研究人员共同合作，首次揭开了硅表面幻数锰原子团簇的自组装机理。这一成果发表在近期出版的美国《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 105, 116102 (2010)]上。

图：(a)是计算的扫描电子隧道显微镜表面形貌；(b)是对应的实验结果；(c) 是侧面图。


这项研究的一个重要发现是证实了锰在硅（001）面上形成一种由幻数原子团簇组成的线性链。造成这种特殊结构的原因是：由于沿着锰纳米线生长方向存在一定的应力，它使表面槽上的两个锰原子形成“dimerlike buckled”结构，而在硅表面上的一个锰原子被挤压到表面原子层内，形成了具有3个原子为周期的幻数锰原子团簇纳米线。这些结果为在半导体硅表面上制备磁性纳米结构提供了重要的理论依据，对理解硅表面重构及有关物性具有广泛的科学意义。