Estruturas atômicas de defeitos em heterointerfaces GaSe/Si(111) estudadas por microscopia de tunelamento por varredura

A heterointerface de seleneto de gálio (GaSe) / silício (Si) fornece um excelente sistema modelo para investigar o papel dos defeitos na formação de heterointerfaces entre semicondutores elementares e polares. A primeira camada dupla de GaSe sobre Si (111) apresenta intermixing negligível, alta estabilidade química e nenhuma reestruturação lateral da superfície. A microscopia de tunelamento por varredura (STM) in situ foi utilizada para realizar uma investigação planar da estrutura da heterointerface GaSe-Si. Além de grandes regiões de uma estrutura hexagonal uniforme 11, a STM revelou vários defeitos pontuais, lineares e planos, incluindo defeitos pontuais agrupados, domínios orientacionais e suas fronteiras, e regiões terminadas em Ga (Ga/Si) na camada da interface. Uma estrutura atômica modelo dos domínios orientacionais e suas fronteiras é deduzida a partir de imagens STM atomicamente resolvidas dependentes da polaridade: os átomos de Se estão localizados em locais T₄ para domínios girados (RD's) em vez de locais H₃ para domínios normais. Os mecanismos de formação de domínios orientacionais e as fronteiras dos domínios, juntamente com Ga/Si, são discutidos em termos de condições de crescimento e momentos de dipolo de superfície em torno dos defeitos. Também é mostrado que a alta temperatura de crescimento reduz a formação de RD's, o que pode, por sua vez, permitir o crescimento de filmes epitáxiais de GaSe de domínio único. Informações de vista superior sobre defeitos de interface são fundamentais para entender a nucleação, a cinética de crescimento e as estruturas eletrônicas resultantes da camada superior.