Two dimensional systems in solid state physics

Abstract

ÖZET KATI-HAL FİZİ?İNDE İKİ BOYUTLU SİSTEMLER KATIRCIO?LU, Şenay Doktora Tezi, Fizik Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Şinasi ELLÎALTIO?LU Aralık 1987, 100 sahife Bu çalışmada, günümüzde yoğun ilgi kaynağı olan iki boyutlu sistemler, dış güdümlü sıkıbağ yöntemiyle, araştı rılmıştır: - hidrojen kaplı Si (110) -(1x1) yüzeyinde oluşan iki hidrojenli faz için bir bağlanma modeli önerilmiştir. Bu model için hesaplanan durum yoğunlukları, oda sıcaklığı morötesi elektron sökme spektrumunu, alışılmamış hidrojen bağlanmasını işin içine katmaksızın, açıklamaya yetkindir. - Si (111) ve Si (100) yüzeylerine H20 molekülünün bağ lanma durumlarını ve bundan doğan spektrumları anlamak için bir dizi durum yoğunluğu hesaplamaları yapılmıştır. Molekül düzlemiyle yüzeye dik doğrultu arasındaki açının, bağlanma durumlarını şiddetli biçimde etkilediği ortaya çıkmıştır. İR, EELS, ve UPS deneysel sonuçların ışığında, yerel durum yoğunluğu hesaplamaları, molekül biçiminde - v -bağlanmayı ihtimal dışı tutarak, H20*nun Si(lll) ve Si(lOO) yüzeylerine çözülen türde bağlanmayı açığa çıkarmıştır. - kristal Si (100) yüzeyinin eritilip dondurulmasıyla elde edilen amorf silisyum tabakasının yüzey üzerinde çok ince bir metal tabaka oluşturduğu açığa çıkmıştır. / - gerilimli Si(100)/Ge(100) heteroeklemlerinde, bir taraftan diğer tarafa yük transferinden doğan potansiyelin doğal band kaymasını iyileştirip iyileştirmediği araştırıldı. Dış güdümlü sıkıbağ yöntemi kullanılarak yük transferini hesaplamak için bir model geliştirildi. Band kaymasına arayüz yük transferinden gelebilecek iyileştirmenin, Si/Ge heteroekleminin doğal ve deneysel band kaymaları yanında çok küçük kaldığı ortaya çıkarıldı. Anahtar kelimeler: Dış güdümlü sıkıbağ yöntemi, bağ orbital- leri yöntemi, yerel durum yoğonluğu, optik- elektrik eşik (enerjisi), tek hidrojenli faz, iki hidrojenli faz, moâekül. biçiminde bağlanma, çözülen türde bağlanma, doğal band kaymaları. - vı -

ABSTRACT TWO DIMENSIONAL SYSTEMS IN SOLID STATE PHYSICS KATIRCI O?LU, Şen ay Ph.D. in Physics Supervisor: Assoc. Prof.Dr. Şinasi ELLİALTIO?LU December 1987, 100 pages In this work, two dimensional systems of current interest are investigated by using the Empirical -Tight Binding (ETB) method: - a bonding model is proposed for the dihydride phase forming at the hydrogen covered Si (110) -(lxl) surface. The state densities calculated for this model is able to explain the room temperature ultraviolet photoemission spectrum without invoking the unconventionally bonded hydrogen. - a number of state density calculations are carried out to understand the binding configuration of adsorbed H20 on Si (111) and Si (100) surfaces and the spectra plane and the surface normal has a drastic effect on the adsorbate states. Similar to the IR, EELS, and UPS experimental results, the LDOS calculations lead to the dissociative type adsorption of H-O on Si (111) and Si (100) surfaces disregarding the molecular adsorption. - iii -- it has been found that the amorphous silicon layer obtained by melting and quenching from crystalline silicon (100) substrate presents an ultrathin metal layer on the surface. - it is investigated that whether the potential arising from the transferred dipole charge between two sides of the strained Si(100)/Ge(100) heterojunction will improve the natural band lineups. A model has been developed to calcu-» i late the charge transfer using the ETB method. It is found that the improvement on band lineups due to interface dipoles is very small relative to the experimental and natural band- lineups of the Si/Ge heterojunction. Key words t Empirical-Tight-Binding (ETB) method, Bond Orbital method (BOM), local density of state, photoelectric threshold ( energy )> monohydr ide phase,.dihydride phase, molecular adsorption, dissociative adsorption, natural band lineups. - iv -