I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   6 Dec em b er   201 7 ,   p p .   29 9 3 ~ 3 0 0 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 6 . p p 2 9 9 3 - 3001          2993       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   STM  O bserv a tio n of t h e Si (11 1 -   ( 7 ×7 Recon struc t ed Sur face  M o dified  by  Ex ce ss  P ho spho rus Do ping          H irula k   D.   Siriw a rdena 1 T o ru  Ya m a s hita 2 M a s a ru  Sh im o m ura 3   1, 3 G ra d u a te  S c h o o l   o f   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   S h izu o k a   Un iv e rsity ,   Ja p a n     2, 3 G ra d u a te  S c h o o l   o f   In teg ra ted   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   S h izu o k a   Un iv e rsit y ,   Ja p a n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 3 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   1 2 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   2 6 ,   2 0 1 7     T h e   e le c tro n ic  p ro p e rti e o f   se m ico n d u c to su rf a c e s   c h a n g e   r e a d il y   u p o n   c h a n g in g   th e   c a rrier  d e n siti e b y   c o n tro ll i n g   th e   d o p a n t   c o n c e n tratio n .   A d d it io n a ll y ,   e x c e ss   d o p a n a to m c a n   e x e rt  e lec tri c   f ield   w h ich   wo u l d   a ff e c t   th e   m o lec u lar  a d so rp ti o n   p ro c e ss   a n d   c o u ld   b e   u se d   t o   m a n ip u late   th e   d y n a m ic  m o v e m e n o f   c o n f in e d   m o lec u les .   A   m e c h a n is m   c a n   b e   d e v e lo p e d   to   c o n tr o th e   m o lec u lar  d y n a m ic  m o v e m e n o n   m o d if ied   s e m i c o n d u c to r   su rf a c e   b y   d o p a n ts  t h u c h a n g in g   th e   e ff e c o f   th e   e lec tri c   f i e ld   o n   th e   a c ti v e   m o le c u les .     In   th is  stu d y ,   th e   S i(1 1 1 su rf a c e   w a s   d o p e d   w it h   p h o sp h o r u e x c e ss iv e l y   u sin g   th e rm a d iff u sio n   p r o c e ss .   T h e   su rf a c e   w a th e n   re c o n stru c ted   t o   th e   7 × 7   c o n f ig u r a ti o n   v ia h e a ti n g   u n d e UH V   c o n d it io n s an d   th e n   stu d ied   t h ro u g h   S T M   a n d   S T S   tec h n iq u e s.  T h e   p ro tru si o n d u e   t o   su rf a c e   a n d   su b su rf a c e   P   a to m a p p e a b rig h ter  d u e   to   th e   lo n e   e lec tro n   p a ir .   T h e   7 × 7   re c o n stru c ti o n   w o u l d   b e   d e sta b il ize d   a f ter  a   c rit ica P   su b s ti tu ti o n   o f   Si - a d a to m   c o n c e n tratio n   d u e   to   h ig h   su rf a c e   stra in   re su lt   i n   P - term in a t e d   ( 6 √3 × 6 √3 ) R 3 0 º   re c o n stru c t io n .   K ey w o r d :   E x ce s s   p h o s p h o r o u s   d o p in g   Si(1 1 1 ) -   ( 7 ×7 )     ST M   ST S     Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma s ar u   S h i m o m u r a ,   Gr ad u ate  Sch o o l o f   Scie n ce   a n d   T ec h n o lo g y ,     Sh iz u o k U n i v er s it y ,   3 - 5 - 1   J o h o k u ,   Na k ak u ,   Ha m a m ats u   4 3 2 - 8 0 1 1 ,   J ap an .   E - m a il:  s h i m o m u r a. m a s ar u @ s h izu o k a. ac . j p       1.   I NT RO D UCT I O N     Do p an t a to m s   ar o f   e x tr e m e   i m p o r ta n ce   i n   s e m ico n d u cto r   p h y s ics a n d   ap p licatio n s   s i n ce   t h d o p an t   ato m s   d eter m in th elec tr o n ic  p r o p er ties   [ 1 ] T h m o s tl y   af f ec ted   elec tr ical   p r o p er ty   co m p o n en is   t h e   ch ar g ca r r ier   co n ce n tr atio n   o f   t h m ater ial.   T h elec tr o n   a n d   h o le s   co n ce n tr atio n   o f   s e m ico n d u cto r   u n d er   th er m a eq u ilib r iu m   is   eq u al   to   ea ch   o th er .   I n tr o d u cin g   d o p an ato m s   i n cr ea s th c o n d u cti v it y   o f   th e   s u b s tr ate  d u to   t h in cr e m e n in   ca r r ier   co n ce n tr atio n s .   Ver y   h i g h l y   d o p ed   o r   d eg en er ate  s e m ico n d u cto r   m ater ials   h av e   co n d u ct iv i t y   p r o p er ty   lev el s   eq u iv ale n t   to   m e tals   a n d   t h er ef o r s h o w   d i f f er e n t p r o p er ties   w h en   co m p ar e d   w it h   t y p ical   s e m ico n d u cto r s   [ 2 ] T h er ar t w o   b a s ic  m et h o d s   w h ic h   a n   i m p u r it y   d o p a n ato m   m a y   p en etr ate  in to   lattice.   T h d o p an ato m   ca n   s u b s tit u te  a n   ato m   o f   t h h o s cr y s tal   w h ic h   is   k n o w n   a s   t h e   s u b s t itu t io n al   i m p u r it y .   Ot h er w i s e,   t h d o p an t   ca n   r e m ai n   in   a   p o s itio n   b et w ee n   t h lat tice  s ite,   w h ich   i s   k n o w n   as  t h in ter s titi al  i m p u r it y .   T h b est  an d   w ell - r ec o g n ized   i m p u r itie s   ar th ato m s   f r o m   g r o u p   I I I   an d   o f   th p er io d ic  tab le  f o r   th g r o u p   I s e m ico n d u cto r s .   T h ese  ato m s   ca n   e n ter   th h o s lattice  a n d   ca n   s u b s t itu te  b y   f o r m i n g   co v ale n b o n d s   [ 3 ] W h en   p h o s p h o r u s   ( P )   ato m   en ter s   th Si   s e m ico n d u cto r ,   it  o cc u p ied   o n o f   t h latt ice  s ite s   i n   t h Si cr y s tal.   T o   f o r m   f o u r   s tab le   b in d i n g s   a m o n g   t h e   Si  h o s t a to m s ,   P   h as   to   lo s o n elec tr o n ,   w h ich   i s   an   ele m en h a v i n g   f i v o u ter   s h ell  e lectr o n s ,   s o   f o u r   elec tr o n s   ca n   i m p le m e n t   in to   t h co v ale n s tr u ct u r e.   T h i m p u r it y   P   ato m   b ec o m e s   p o s itiv el y   ch ar g ed   io n   a f ter   lo s in g   t h elec tio n   in   th latt ices  a n d   t h u s   s tar t s   to   ex er p er tu r b in g   f o r ce   o n   it s   n ea r b y   h o s ato m s   [ 2 ] .   T h p er tu r b i n g   p o ten tial   ac ts   s i m ilar   to   C o u lo m b   p o te n tial a s   p r o to n   is   p lace d   at  th i m p u r it y   s ite.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 7   :   2 9 9   3 0 0 1   2994   Sev er al  s t u d ies  o n   m o lec u le s   co n f i n ed   in   s el f - as s e m b led   m o lecu lar   co r r al  s tr u ctu r es,  as  s h o w n   in   t h e   ST im a g o f   Fi g u r 1 ( a ) ,   h a v alr ea d y   b ee n   ca r r ied   o u t   [ 4 ] [ 5 ] I h as  o b s er v ed   th at  t h tr i m et h y lp h o s p h i n e   ( T M P )   m o lec u les  ad s o r b ed   o n   co r n er - ad ato m   p o s itio n   o f   Si(1 1 1 )   -   ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u cted   s u r f ac m o v e   d y n a m icall y   i n s id s elf - a s s e m b led   p y r r o le  m o lec u lar   f en ce s   d u to   th m u tu a r ep u ls i v f o r ce   ex er ted   b y   th e   T M P   ad s o r b ates   [ 5 ] [ 6 ] .   Fu r th er   s t u d ies  o n   t h m o lecu lar   s y s te m   co n f ir m   th at   th is   d y n a m ic  m o v e m e n al s o   af f ec ted   b y   v ar io u s   t u n n el in g   elec tr o n   in j ec tio n   co n d itio n s ,   esp ec iall y   s a m p le  b ias  v o lt ag b ec au s o f   t h e   in f lu e n ce   o f   t h a n tib o n d i n g   o r b itals   o f   t h Si - P   b o n d   [ 7 ] .   W e   s u g g e s t h at  a n   elec tr ic  f i eld   ca n   b f o r m ed   i f   th er is   a n   ex ce s s   a m o u n o f   p o s itiv io n s   d u to   h ig h   P   d o in g   a n d   t h is   elec tr ic  f ield   ca n   af f ec th d y n a m ic   m o v e m e n o f   ad s o r b ed   m o lecu les  o n   th s u b s tr ate  s u r f ac e.   I f   th p y r r o le  a n d   T MP  m o lec u lar   s tr u ct u r ca n   b e   p lace d   in   b et w ee n   a   n a n o g ap   an d   i f   t h d y n a m ic   m o v e m en t   o f   T MP   is   co n tr o lled ,   m o le cu lar   le v el  s w itc h   lik d ev ice  ca n   b f ab r icate d .           Fig u r e   1 ( a)   S T im a g o f   co n f in ed   T MP   ad s o r b ates in   s el f - as s e m b led   p y r r o le  m o lec u lar   co r r als o n     Si(1 1 1 )   -   ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u cted   s u r f ac e,   ( b )   Sch e m atic  i llu s tr at io n   o f   th p u r p o s ed   s in g le  m o l ec u lar   elec tr o n ic  d ev ice.   T o p   v ie w   o f   t h d ev ic e,   ( c)   T M P   ad s o r b ates c o n f i n e d   in   p y r r o le  m o lec u lar   f e n ce s   f ab r icate d   in   th n an o - g ap   a n d   ( d )   T M P   ad s o r b ates c o n f in ed   i n   ex te n d ed   p y r r o le  m o lec u lar   f e n ce s   f ab r icate d   o n   h ea v il y     P - d o p ed   a r ea   b etw ee n   th n a n o - g ap       Fo r   th is   p r o ce s s ,   n an o - g ap   el ec tr o d w i th   s p ac in g   ab o u 5 0 n m   h a s   to   b f ab r icate d   o n   t h h i g h l y   P - d o p ed   Si  ( 1 1 1 ) - ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u cted   s u r f ac as  ill u s tr ate d   i n   Fig u r 1 ( b ) .   T h en   th co n f i n ed   T MP  m o lec u lar   ar r an g e m en t   is   f ab r icate d   v ia  s elf - a s s e m b l y   p r o ce s s .   Sin ce   th d y n a m ic  b eh a v io r   o f   T MP   ad s o r b ates  u n d er   d if f er e n s a m p le  b ias  co n d itio n s   i s   k n o w n ,   i is   p o s s i b le  to   p r ec is el y   m an ip u late  t h m o v e m en o f   t h T MP  ad s o r b ates  w i th   r e s p ec to   t h ap p lied   v o ltag e.     I is   ex p e cted   th at  th d y n a m ica ll y   ac ti v T MP   ad s o r b ates   m o v to w ar d s   th d ir ec tio n   o f   th ca t h o d o f   th n an o g ap   s in ce   T MP  h as  p o s itiv ch ar g ar o u n d   it,  as   s h o w n   i n   Fi g u r 1 ( c) .   T h m o lecu lar   ar r an g e m e n t   ca n   a ct  as  a   s to r ag d ev ice  o r   m o lecu lar   s w i tch ,   as   m en tio n ed   ea r lier   i f   th m o v e m en i s   r ev er s ib le.     Fi g u r 1 ( d )   d ep icts   th s ch e m atic   o f   p r o p o s ed   m o lec u lar - lev el  d e v ice  w i th   an   ex te n d e d   m o lecu lar   f e n ce .   I i s   e x p e cted   th at  th e   P - d o p in g   w o u ld   af f ec t h e lectr o n   tr an s f er   b et w ee n   t h n a n o g ap   an d   th er e f o r e,   it  is   i m p o r tan t o   s tu d y   th e f f ec ts   o f   d o p in g   as  d is cu s s ed   i n   t h is   p ap er .     T h ele m en tal  s e m ico n d u cto r   s u r f ac es,  s u ch   a s   Si,  ar ter m i n ated   b y   a   b u l k   lat tice  p la n e,   an d   a n y   d an g li n g   b o n d   u s u all y   s h o u ld   h o ld   o n e   elec tr o n   [ 8 ] .   I f   P   s u b s tit u tes   s u r f ac ad ato m   s ite s ,   d an g li n g   b o n d s   w o u ld   co n tain   lo n elec tr o n   p air   w h ich   w o u ld   af f ec h ea v il y   o n   ch ar g tr an s f er   p r o ce s s   w h ic h   o cc u r s   d u r i n g   m o lecu lar   ad s o r p tio n .   T h er ef o r e,   th P   d o p in g   w a s   ca r r ied   o u t   b y   th e   th er m al  d i f f u s io n   p r o ce s s ,   an d   t h ST Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S TM   Ob s erva tio n   o f th S i( 1 1 1 )   -   ( 7 ×7 )   R ec o n s tr u cted   S u r fa ce   Mo d ified   b y   …  . ( Hir u la D.   S ir iw a r d en a )   2995   in v e s ti g atio n   o f   th h i g h l y   P - d o p ed   Si(1 1 1 ) - (7 × 7 )   s u r f ac w as  p er f o r m ed .   A l s o ,   th s u r f ac w as  f u r th er   an al y ze d   b y   ST m ea s u r e m e n ts   to   d eter m in t h elec tr o n ic  p r o p er ties   af ter   th e   d o p in g   p r o ce s s .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     Dif f u s io n   d o p in g   m et h o d   w a s   ad ap ted   in   o r d er   to   p r ep ar e   Si(1 1 1 )   s u b s tr ate s   w i th   h ig h   P   d o p an co n ce n tr atio n s .   I is   i m p o r tan t   to   d ef in t h t h r ee   p r o m in e n t   f ac to r s   t h at  d eter m i n t h d o p an co n ce n tr atio n :   i.e .   d if f u s io n   te m p er at u r e,   d if f u s io n   t i m a n d   th o x id m a s k   t h ic k n e s s   [ 9 ] .   I n   th i s   s t u d y   n - ty p ( P - d o p ed )   Si(1 1 1 )   s a m p le s   w it h   t h e   d i m en s io n   o f     7 ×7 mm 2   w er f ir s c lean ed   b y   w et  e tch i n g   u s i n g     HF:d eio n ized   w ater   1 :2 0   s o lu tio n   an d   p ir an h s o l u tio n   ( H 2 SO 4 :H 2 O 2   4 :1 ) .   A   th in   o x id la y er   w a s   d ep o s ited   o n   th Si  s u r f ac es  a f ter   th HF  w et  etc h in g   p r o ce s s   u s in g   d r y   o x id atio n   f u r n ac e.   T h p r o ce s s   w a s   p er f o r m ed   at  6 5 0   f o r   1 0   m i n u te s   u n d er   co n s ta n O 2   g as   f lo w .   T h s u r f ac o f   t h Si  w a f er   g et s   o x id ized   w h e n   ex p o s ed   to   o x y g en   a n d   f o r m   SiO 2   la y er .   T h en   th P   s o u r ce ,   OC P - 5 9 2 3 0   w as  s p in   co ated   o n   th e   s a m p les  at  3000 R P f o r   1 5   s ec o n d s .   Sa m p le s   w er th e n   in tr o d u ce d   in to   th o p e n - f u r n ac e - t u b d if f u s io n   s y s te m   a n d   p r e - b ac k i n g   p r o ce s s   w as  ca r r ied   o u u n d er   co n s tan N 2   g as  f lo w   f o r   3 0   m i n u t es  at  6 00 .   A f ter   th at,   t h d r iv i n   p r o ce s s   is   c ar r ied   o u u n d er   co n s ta n N 2   g as  f lo w   f o r   1 0   m i n u tes  at   d if f u s io n   te m p er at u r e   o f   9 5 0 .   A f ter   t h d o p in g   p r o ce s s ,   th p r o tectiv o x id la y e r   an d   r em ai n i n g   O C la y er   w as  etch ed   o u u s i n g   th w et   etch in g   p r o ce s s .   T h e n   t h s h ee t   r esis ta n ce   m ea s u r e m en t s   w er ca r r ied   o u t   u s i n g   th e   f o u r - p r o b ( K7 5 0 R K y o w ar ik e n )   m ea s u r e m e n tec h n iq u e.   Seco n d ar y   io n   m as s   s p ec tr o m etr ic  ( SI MS,   AXI S - U L T R DL D)   m ea s u r e m e n ts   w er f u r th er   p er f o r m ed   o n   th e   P - d o p ed   Si  s u b s tr ate s   i n   o r d er   to   co n f ir m   t h d o p in g   h as   tak en   p lace .   T h h ig h l y   P - d o p ed   Si  ( 1 1 1 )   s u b s tr ates  w er th en   cu in to   1 m m ×7 m m   p iece s   an d   in tr o d u ce d   in   to   th m a in   c h a m b er   o f   th S T ( J E OL   J ST 4 5 0 0 X T )   af t er   th clea n in g   p r o ce s s .   T h ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u ctio n   w a s   ac h iev ed   b y   h ea tin g   t h s a m p le  u p   to   1 1 0 0 ,   m ain tai n in g   th UHV  co n d itio n s .   Ho w e v er ,   it  i s   s u itab le   to   li m it   t h n u m b er   o f   f las h i n g   c y cles  s i n ce   t h ' d r iv i n '   o f   s u r f ac P   ca n   o cc u r   an d   s u r f ac p r o p er ties   w ill   n o t b m o d if ied   s i g n if ican tl y   i f   P   d o p an t g o   d ee p   in to   th Si lattic e.       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     Du r in g   th f o u r - p r o b e - p o in m ea s u r e m e n t,  th f o u r   p r o b es  ar b r o u g h in to   co n tain   w it h   th s a m p le  s u r f ac an d   th v o ltag d r o p   ( V )   is   m ea s u r ed   b et w ee n   t h in n er   t w o   p r o b es  w h e n   cu r r en ( I )   is   p as s ed   th r o u g h   t h o u ter   t w o   p r o b es   an d   s h ee r esis ta n ce   ( R s )   ca n   b m ea s u r ed   d ir ec tl y   b y   u s in g   Ω /   ( o h m s   p er   s q u ar e)   m o d e.   A d d itio n all y ,   t h R s   v al u ca n   b ca lcu late d   b y   u s in g                      eq u atio n   if   v al u V /I   is   d eter m in ed   f r o m   th e   f o u r - p r o b e - p o in s y s te m   w h er e,   CF   i s   th co r r ec tio n   f ac to r   w h ich   d ep en d s   o n   t h p r o b e   ar r an g e m en t   a n d   t h s a m p le   d i m en s io n .   T h v al u e   o f   th e   CF   i s   eq u a to   4 . 5 3   w h en   t h s a m p le  w id t h   is   s ig n i f ica n tl y   lar g er   t h an   t h e   p r o b s p ac in g   [ 1 0 ] .   T h P - d o p in g   o f   t h s a m p le s   w er e   co n f ir m ed   b y   t h e   m ea s u r ed   R s   v al u es  an d   tab u lated   in   T ab le  1 .   A n   a v er ag e   R v alu o f   2 3 . 9 2 3   Ω /□  w a s   o b s er v ed   f o r   th e   u n d o p ed   s a m p le   an d   th e   av er ag R v a lu e   g et   r ed u ce d   to   1 5 . 7 6 0   Ω /□  af ter   th e   P - d o p in g   p r o ce s s   w as   p er f o r m ed .         T a b le  1 .   T h f o u r - p r o b p o in m ea s u r e m e n t s   r ec o r d ed   b ef o r an d   af ter   P   d o p in g   p r o ce s s       Fo r   SIM m ea s u r e m e n ts ,   A r +   clu s ter   io n   b ea m   w as  u s ed   f o r   th etch i n g   p r o ce s s   an d   s ec o n d ar y   io n   in te n s it y   o f   S i,  P ,   an d   w as  d etec ted   w h i le  th etc h i n g   p r o ce s s   is   ca r r ied   o u f o r   b o th   d o p ed   an d   u n d o p ed   s a m p les a g ai n s t t i m e.   F ig u r 2   s h o w s   t h r a w   SIM S d ata  o b tain ed   f o r   d o p ed   an d   u n d o p ed   Si(1 1 1 )   s am p les.    T h r a w   d ata  w a s   f u r t h er   a n a l y ze d   b y   p lo tti n g   P /Si   ato m   r atio   f o r   t h d o p ed   an d   u n d o p ed   s a m p les   an d   is   s h o w n   i n   Fi g u r 2 ( c) .   F r o m   t h p lo t,  it c an   b co n clu d ed   th at  th s a m p le  is   d o p ed   w i th   P   s ig n i f ican tl y .     Fig u r 3   s h o w s   f illed   s tate  co n s ta n c u r r en i m a g es   o f   P - d o p ed   s u b s tr ate  s u r f ac e s .   R a n d o m l y   s p r ea d   b r ig h p r o tr u s io n s   ca n   b o b s er v ed   in   Fig u r 3 ( a )   w h ic h   s h o w s   lar g ar ea   o f   th s u r f ac e.   A ls o ,   it  is   n o t ed   th at  s u r f ac d e f ec ts   i n   ( 7 × 7 )   s u r f ac ar h i g h er   th a n   th e   n u m b er   o f   d e f ec ts   n o r m all y   o b s er v ed   o n   a   clea n     ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u ctio n .   T h b r ig h t   p r o tr u s io n   in   Fi g u r 3 ( b )   p r o v id es  co n v i n ci n g   e v id en ce   th at   th e   s u r f ac Si   co r n er   an d   ce n ter - ad ato m s   h av b ee n   r ep lace d   b y   t h P   d o p an ts .   Hig h   co n tr ast   i n   t h e   f il led   s tate   i m ag e     B e f o r e   d o p i n g   A f t e r   d o p i n g     R s   ( Ω / )   V/ I   ( Ω )   R s   ( Ω / )   =         4 . 5 3   R s   ( Ω / )   V/ I   ( Ω )   R s   ( Ω / )   =         4 . 5 3   S a mp l e     2 3 . 1 7 0   5 . 1 1 8     1 5 . 8 3 0   3 . 4 8 4 0     2 3 . 8 3 9   5 . 2 5 3     1 5 . 4 7 0   3 . 4 0 5 2     2 4 . 6 8 9   5 . 4 7 1     1 5 . 4 5 0   3 . 4 2 0 4     A v e r a g e   2 3 . 8 9 9   5 . 2 8 1   2 3 . 9 2 3   1 5 . 7 7 4   3 . 4 7 9 1   1 5 . 7 6 0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 7   :   2 9 9   3 0 0 1   2996   co r r esp o n d s   to   th P   ad ato m s   b o n d ed   w i th   th r ee   Si  ato m s .   I n   t h is   co n f i g u r atio n   f illed   lo n elec tr o n   p air   d an g li n g - b o n d   s tate  o f   P   ad ato m s   p r o tr u d in g   o u o f   t h s u r f ac an d   at  n eg ati v s a m p le  b ias  co n d itio n s ,   t h elec tr o n s   tu n n el  o u t h r o u g h   t h is   d an g li n g   b o n d   g iv i n g   b r ig h ter   p r o tr u s io n s   [ 1 1 ] .   T h e   p r o tr u s io n s   d u to   P   d o p an ts   w h ich   h av o cc u p ied   th r est - a to m   p o s itio n s   ap p ea r   d if f er en t l y .   I is   b eliev ed   th at   th b r ig h tr ip lets   ap p ea r   in   S T im ag e s   as  s h o w n   in   Fi g u r 3 ( c )   ar e   d u t o   th d o p an ts   at  r est - ato m   p o s itio n s .   T h r e d   ar r o w s   i n   Fig u r 3 ( c )   ill u s tr at es  t h tr ip let  p r o tr u s io n s   w h ic h   ar r esp o n s ib le  f o r   P   d o p an ato m s   at  r es t - ato m   s ites   a n d   t h b lu e   ar r o w s   s h o w s   t y p ical   P   d o p an s u b s t it u tio n s   at  co r n er /ce n ter - ad ato m   p o s itio n s .   T h P   d o p an ato m s   at  r est - a to m   p o s itio n s   al s o   co n s i s o f   th l o n e   elec tr o n   p air   w h ich   i s   ex tr u d i n g   o u o f   t h e   s u r f ac e,   an d   th elec tr o n ic  co n f ig u r atio n   o f   th t h r ee   n ea r b y   ad ato m s   g et  m o d i f ied   d u to   th p r esen ce   o f   t h i s   lo n elec tr o n   p air .   A ls o ,   th t y p ica ad ato m   to   r est - ato m   ch ar g tr an s f er   p r o ce s s   ca n   also   b af f ec t ed   b y   th e   p r esen ce   o f   t h is   lo n p air ,   an d   th er e f o r e,   ad ato m s   w o u ld   n o b ab le  to   ch ar g tr an s f er   to   th e   r est - a to m   p o s itio n s   f u ll y   g i v i n g   b r ig h ter   p r o tr u s io n s   i n   f il led   s tate   ST i m ag e s .   I w as  a ls o   o b s er v ed   th at   th e   b r ig h ter   p r o tr u s io n s   ap p ea r   i n   t h f ill ed - s tate  i m a g f o r   s u r f ac P - d o p an t a to m s   a n d   t h p r o tr u s io n s   d is ap p ea r   f r o m   t h e   e m p t y - s tate  i m a g e s   r ec o r d ed   at  p o s itiv s a m p le  b ias.  T h is   p h en o m e n o n   i s   s h o w n   b y   ar r o w s ,   w h er th s a m e   co lo r   ar r o w s   i n d icate   th p r o tr u s io n   at  th s a m p o s it io n   o f   f illed   an d   e m p t y - s tate  i m ag e s ,   in   Fi g u r 4 ( a )   an d   Fig u r 4 ( b ) .   I f u r th er   co n f ir m s   t h at  th e s p r o tr u s io n s   h a v v o lta g e - d ep en d ed   b eh av io r   an d   th er ef o r th e   co n tr ast in   p r o tr u s io n s   ar i s h a v an   elec tr o n ic  o r ig in   r at h er   t h an   o f   to p o lo g ical  o n e   [ 1 2 ] .     Ho w e v er ,   th b eh a v io r   o f   th p r o tr u s io n   d u to   th b u r ied   P - d o p an ts   b eh a v d if f er en tl y   as   s h o w n   i n   Fig u r 4 ( c )   an d   Fig u r 4 ( d ) .   T h b lu ar r o w s   in d icate   t h co r r esp o n d in g   p r o tr u s io n s   o cc u r   d u to   t h e   s u b s u r f ac P   d o p an ts .   P r o tr u s i o n s   ar n o v is ib le  i n   t h f ille d - s tate  ST i m ag e s ,   b u b r ig h p r o tr u s io n s   w er e   o b s er v ed   w h e n   e m p t y - s tate  ST im a g is   o b tain ed   o v er   th s a m s ca n n i n g   ar ea .   T h lo ca C o u lo m b   p o ten tial  o f   b u r ied   P   d o p an t   io n s   i n d u ce s   d o w n w ar d   b an d   b en d i n g .   T h u s   t h e n er g etic  p o s itio n   o f   t h e   s u r f ac s tates   b ec o m lo w er ,   an d   t h i s   w i ll  al s o   r ed u ce   th e   v ale n ce   a n d   co n d u ctio n   b an d   p o s itio n s   [ 1 ] .   As   d escr ib ed   ea r lier ,   th elec tr o n s   t u n n el   i n to   e m p t y   s tate s   o f   t h s a m p le   at  p o s it iv e   s a m p le  b ias  co n d itio n s .   T h e   Hig h er   e n er g y   s tates   m o v ed   d o w n w ar d s   d u e   to   t h lo w er in g   e f f ec o n   t h lo ca l   p o ten tial  b y   t h P   io n .   T h er ef o r e,   th d en s it y   o f   s tate s   w h ic h   ar av ailab le  f o r   in co m i n g   t u n n el in g   elec tr o n s   at  p o s itiv s a m p le  b ia s   in cr ea s at  t h P   ato m   g i v in g   b r ig h ter   p r o tr u s io n s   at  e m p t y - s tate  ST i m ag e s   [ 1 ] [ 1 3 ] .           Fig u r 1 T h r aw   SIM S d ata  f o r   o b tain ed   f o r   ( a)   u n d o p ed ,   ( b )   d o p ed   Si(1 1 1 )   s u b s tr ates a n d   ( c)   p l o tted   P /Si   r atio   f o r   d o p e d   an d   u n d o p ed   s a m p les  f o r   co m p ar is o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S TM   Ob s erva tio n   o f th S i( 1 1 1 )   -   ( 7 ×7 )   R ec o n s tr u cted   S u r fa ce   Mo d ified   b y   …  . ( Hir u la D.   S ir iw a r d en a )   2997       Fig u r 3 .   T h S T im a g es o b tain ed   af te r   t h P   d if f u s io n   d o p in g   at  9 5 0   f o r   1 0   m i n u tes,  ( a)   ST im ag s h o w i n g   lar g ar ea   o f   th s u r f ac e.   T h b r ig h t p r o tr u s io n s   ar e   d u to   th P   d o p an ts ,   ( b )   Su r f ac ce n ter - ad ato m   an d   co r n er - ad ato m   p o s itio n s   r ep lace d   b y   P   d o p an ts ,   ( c)   T h b r ig h t tr ip let  p r o tr u s io n s   d u t o   P   d o p an ts   at  r est - ato m   p o s itio n             Fig u r 4 .   ( a)   Fil led - s tate  a n d   ( b )   em p t y - s tate  ST i m a g es o f   s u r f ac P - d o p an t s   o b tain ed   o v er   th s a m s ca n n i n g   ar ea ,   ( c)   Fil led - s tate  an d   ( d )   em p t y - s tate  ST i m a g es s h o w i n g   t h p o s itio n s   o f   b u r ied   P - d o p an ts   r ec o r d e d   o v er   th s a m s ca n n i n g   ar ea       T h Si(1 1 1 ) - ( 7 × 7 )   s u r f ac is   a g ain   r ec o n s tr u cted   in to   a n o th e r   s tab le  an d   p r ev alen P   b ased   s tr u ct u r e   at  s o m lo ca tio n s   o n   t h s u b s tr ate.   So - ca lled   Si(1 1 1 ) - ( 6 3 × 6 3 ) R 30   r ec o n s tr u ctio n   o cc u r s   at  elev ated   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 7   :   2 9 9   3 0 0 1   2998   te m p er atu r es  i n   p o s itio n s   w h e r P   d o p an ts   h av h ig h er   s u r f a ce   co n ce n tr atio n ,   a n d   lar g ar ea   ST im ag o f   th r ec o n s tr u ct io n   i s   il lu s tr ate d   in   F ig u r 5 ( a ) .   T h s u r f ac c o n s is ts   o f   a n   i n ter esti n g   p atter n   o f   h e x a g o n al   tiles   o f   s li g h tl y   ir r eg u lar   s h ap es.   T h ese  h ex a g o n al  t iles   h av co m p letel y   tess e llated   th o b s er v ed   s u r f ac ar ea .   I t   w a s   o b s er v ed   th at  t h ese  h ex a g o n al  tiles   h a v a n   av er a g d iam eter   o f   1 0 - 20 Å   a n d   th e y   h a v ex ten d ed   o v er   th e   ter r ac es  to   th e   ed g es   o f   th e   s te p s   h e n ce   f o r m i n g   ir r eg u lar   s te p   ed g li n es.  T h m a g n i f ied   S T im a g es   s h o w n   in   F ig u r 5 ( b )   an d   Fi g u r 5 ( c )   d e m o n s tr ate  t h at  a   w ell - o r d er ed   ( 1 × 1 )   ar r an g e m en o f   ato m s   o f   th e   h e x a g o n al   d o m ai n s ,   w h ic h   ar s ep ar ated   b y   s tr aig h d o m ai n   w all s   w i th   lo w er   co n tr ast.    I ca n   b co n clu d ed   th at  t h e     ( 6 3 × 6 3 )   d o m ai n   s tr u c tu r i s   f o r m ed   as   t h r es u lt  o f   t h e x tr e m e   te n s ile   s u r f ac e   s tr es s   i n d u ce d   b y   t h P - Si  b o n d in g   to p o lo g y   [ 1 4 ] .   T h ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u ctio n   g et  d esta b ilized   d u to   th h ig h   s u r f ac s tr ess   an d   ato m s   r ea r r an g ed   to   f o r m   m o r s ta b le  ( 6 3 × 6 3 )   co n f ig u r atio n   w it h   P   d o p an at   th s u r f a ce .   T h f o r m atio n   co m p lete   tes s ellat io n   o f   t h s u r f ac e   w it h   a n   ir r e g u lar   h e x a g o n al   d o m ai n   i s   r e m ar k ab le,   an d   t h is   s u r f ac e   also   p r o v id es  P   ter m i n ated   co n f i g u r atio n   w i th   d an g li n g   b o n d s   w it h   lo n e   p air s .   I i s   p o s s ib le  to   i n tr o d u ce d   m o lecu le s   w i th   h i g h   elec tr o n   af f in i t y   to   in ter ac w it h   t h s u r f ac P   d o p an ts   d u to   t h i s   lo n p air s   ar r an g ed   i n   th s u r f ac p er p en d icu lar   d ir e ctio n .             Fig u r 5 .   T h S T im a g es o b tain ed   o v er   Si(1 1 1 ) - ( 6 3 × 6 3 ) R 3 0   co n f ig u r atio n ,   ( a)   L ar g e   ar ea   im a g e,     ( b )   Fil led - s tate  an d   ( d )   e m p t y - s tate  i m ag o b tain ed   o v er   t h s a m s ca n n i n g   ar ea .   Ma g n i f ie d   ST im ag e s   o f   ( d )   Fil led - s tate  an d   ( e)   e m p t y - o b tain ed   o v er   th s a m s ca n n i n g   ar ea       T h ST an al y s is   w as   ca r r ied   o u f o r   all  t h o b s er v ed   s u r f ac es   to   id en ti f y   th e ir   elec tr o n ic   co n f i g u r atio n s .   I n   t y p ical  d I /d V   s p ec tr as  f u n c tio n   o f   v o ltag o f   Si(1 1 1 ) - ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u cted   s u r f ac e,   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 6 ( a ) ,   r est - ato m s   ar r esp o n s ib le  f o r   th p ea k   ap p ea r s   at  - 0 . 8 V.   T h p ea k s   ap p ea r s   at  - 0 . 3 5 is   d u to   t h ad ato m s   a n d   th p ea k   e m er g e s   at  +1 . 4 5 is   b ec a u s o f   th s tac k in g   f a u lt  i n   ( 7 × 7 )     r ec o n s tr u ctio n   [ 1 5 ] .   Af ter   P   d o p in g   p r o ce s s ,   n e w er   p ea k s   w er o b s er v ed   at  - 1 . 0 an d   - 0 . 5 w h ich   m a y   b d u to   th s u b s tit u tio n   o f   P   d o p an ato m s   f o r   Si  ato m s .   An o t h e r   d o m i n a n p ea k   ap p ea r s   at  +0 . 8 co r r esp o n d s   to   th d o n o r   s tates  lo ca t ed   at  t h co n d u ct io n   b an d   m in i m u m   [ 1 ] .   W b eliev th at  t h p ea k   ap p ea r s   at  - 1 . 0 is   d u to   to h b u r ied   p o s itiv el y   ch ar g ed   P   at o m s   n ea r   r est - at o m   p o s itio n s   w h ich   ca n   a f f ec t   th f illed   s tates  o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S TM   Ob s erva tio n   o f th S i( 1 1 1 )   -   ( 7 ×7 )   R ec o n s tr u cted   S u r fa ce   Mo d ified   b y   …  . ( Hir u la D.   S ir iw a r d en a )   2999   th r es t - a to m s   t h u s   in d u cin g   t h p ea k .   Ge n er all y ,   t h s u r f ac o f   th e   ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u ctio n   s h o w s   s e m i - m e tallic  ch ar ac ter is tic s   b ec au s o f   th e   lo ca lized   ad ato m   elec tr o n s .   B u t,  w h en   P   d o p an ato m   is   g et  s u b s t itu ted   in   r est - ato m   p o s it io n   th elec tr o n   lo ca lizatio n   d o es  n o o cc u r   m ak in g   th s u r f ac s e m ico n d u cti n g .   Ho w ev er ,   th e   b u lk   h a s   m etal lic  p r o p er ties   d u to   th in tr o d u ctio n   o f   t h ex tr ca r r ier   elec tr o n s .   T h is   p h en o m en o n   ca n   b clea r l y   o b s er v ed   in   t h I - V   cu r v es s h o w n   in   F ig u r 6 ( b )       T h elec tr o n ic  p r o p er ties   o f   Si(1 1 1 ) - ( 6 3 × 6 3 )   s u r f ac w a s   f u r t h er   ch ar ac ter ized   b y   ST an al y s is .   T h ST s p ec tr a,   as  s h o w n   i n   Fig u r 7 ( a ) ,   co n f ir m s   t h id en tit y   o f   P   d o p an ts   o f   th ( 1 ×1 )   f ea tu r es  g i v in g   s u r f ac e - s tate  b a n d   g ap   o f   1 . 7 eV  [ 1 1 ] .   T h is   b an d   g ap   v al u is   co m p ar ab le  to   th e   s u r f ac e - s tate   b an d   g ap   o f     1 . 5 eV  o b s er v ed   in   Si(1 1 1 ) - ( 1 × 1) - A s   s u r f ac p r ev io u s l y   [ 1 6 ] .   T h er ef o r e,   it  ca n   b co n clu d ed   th a P - ter m i n ated   ( 1 × 1 )   s u r f ac h as  f o r m ed   d u t h ex ce s s   P   ato m s   w h ic h   h a v co n v er g ed   in to   s m all  ar ea .           Fig u r 6 .     T h S T S a n al y s is   o f   P - d o p ed   an d   n o r m al  Si  ( 1 1 1 )     ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u ctio n s ,   ( a)   T h f ir s t d er iv ati v o f   tu n n e lin g   c u r r en t a g a in s t sa m p le  b ias an d   ( b )   I - cu r v e s   f o r   th t w o   s a m p les             Fig u r 7 .   T h S T S sp ec tr o f   Si(1 1 1 ) - ( 6 3 × 6 3 ) R 3 0   r ec o n s tr u ctio n ,   ( a)   First d er iv ati v o f   tu n n eli n g   c u r r en ag ain s t sa m p le  b ias a n d   ( b )   co r r esp o n d in g   I - cu r v e       4.   CO NCLU SI O N     T h Si(1 1 1 )   s u r f ac w a s   f u r th er   m o d i f ied   b y   in tr o d u cin g   ex ce s s   P   d o p an ts   to   t h s u b s tr ate.   T h th er m a d if f u s io n   p r o ce s s   w as   u s ed   as  t h P   d o p in g   m eth o d .   T h f o u r - p r o b e - p o in m ea s u r e m en t s   an d   SIM m ea s u r e m e n t s   co n f ir m   t h h i g h   P   d o p in g   af ter   th t h er m a d i f f u s io n   p r o ce s s .   T h Si(1 1 1 )   s u b s tr ates  w er e   clea n ed   b y   w et  HF   etc h in g   a n d   th e n   in tr o d u ce d   i n to   t h S T ch a m b er s   f o llo w ed   b y   s e v er al  c y c les  o f   t h e   f las h   h ea ti n g   p r o ce s s .   R a n d o m   b r ig h p r o tr u s io n s   w er o b s er v ed   in   f illed - s tate   ST im ag e s ,   an d   i w as   co n f ir m ed   t h at  th e s b r ig h t   s p o ts   ar d u to   s u r f ac e   P   d o p an ato m s   s u b s ti tu ted   to   ad ato m   p o s it io n s .   T h P   d o p an ts   h a v lo n p air   d an g li n g   b o n d s   p r o tr u d in g   o u o f   t h s u b s tr ate  s u r f ac w h ic h   r es p o n s ib le  f o r   g iv i n g   b r ig h p r o tr u s io n s   at  f illed - s ta te  ST im ag e s .   T h ese  b r ig h t   p r o tr u s io n s   w er n o o b s er v e d   in   co r r esp o n d in g   e m p t y - s tate  ST i m a g es  co n f ir m in g   t h at  t h ese  p r o tr u s io n s   h av to p o lo g ical  o r ig i n .   I w a s   also   o b s er v ed   th at  P   d o p an ato m s   p lace d   at   r est - a to m   p o s i tio n s   g iv e   b r ig h tr ip let   li k s p o ts .   W h e n   P   d o p an o cc u p ies   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 7   :   2 9 9   3 0 0 1   3000   r est - ato m   p o s itio n ,   it  d i s r u p ts   th ad ato m   to   r est - ato m   c h a r g tr an s f er   p r o ce s s .   T h er ef o r e,   ad ato m s   n ea r b y   w o u ld   h a v h i g h er   elec tr o n   d en s it y   t h an   o t h er   ad ato m s   g iv in g   b r ig h ter   tr ip let  lik p r o tr u s io n s .     Ho w e v er ,   s u b s u r f ac P   d o p an ts   ac d i f f er en t l y   t h a n   th s u r f ac P   d o p an ts .   B r ig h p r o tr u s i o n s   w er e   o b s er v ed   in   th e m p t y - s tate  S T im a g es  b u n o o b s er v ed   in   th co r r esp o n d in g   f illed - s tat ST im a g es.  At   s u b s u r f ac lev el,   t h p o s iti v e   C o u lo m b   p o ten tial  e x er ted   b y   P   d o p an io n   w o u ld   i n d u ce   d o w n w ar d   b an d   b en d in g   th u s   in cr ea s in g   t h d en s it y   o f   e m p t y   s ta tes  f o r   elec tr o n s   to   tu n n el  i n to   g i v i n g   b r ig h p r o tr u s io n s .   T h e   ST s tu d y   r ev ea l s   s ev er al  p e ak s   d u to   th d o p an P   ato m s .   A l s o ,   s e m i - m etallic  ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u ctio n   h as   b ec o m s e m ico n d u cti n g   u p o n   P   d o in g .   Ho w ev er ,   t h b u l k   s h o w s   m etall ic  p r o p er ties   d u to   h ig h   P   d o p in g .   P - ter m i n ated   Si(1 1 1 ) - ( 6 3 × 6 3 )     r ec o n s tr u ctio n   w h ic h   h as  h e x a g o n al   tile s   o f   s li g h tl y   ir r eg u lar   s h ap es  w a s   o b s er v ed   at  v ar i o u s   p o s itio n s   w h er h i g h er   P   d o p an co n ce n tr atio n s   ar av ai lab le.   T h ( 7 × 7 )   r ec o n s tr u ctio n   g e d estab ilize d   d u to   th h i g h   s u r f ac s tr ess   a n d   ato m s   r ea r r an g ed   to   f o r m   m o r s tab le     ( 6 3 × 6 3 )   c o n f ig u r atio n   w it h   P   d o p an at  th s u r f ac e.   T h is   s u r f ac is   i n ter esti n g   s i n ce   t h e   av ailab ilit y   o f   lo n p air   d an g lin g   b o n d s   t o   attac h   v ar io u s   m o lecu les.  T h av ailab ilit y   o f   s u r f ac P   d o p an ato m s   w a s   also   co n f ir m ed   f r o m   t h s u r f ac b a n d   g ap   o f   1 . 7 e in   th ST S sp ec tr a.       ACK NO WL E D G E M E NT S     P ar t o f   th is   r esear ch   w a s   s u p p o r ted   b y   J SP S KA KE NHI ,   Gr an t N u m b er   1 7 K0 5 0 5 5 .       RE F E R E NC E S     [1 ]   T .   T ra p p m a n n ,   C.   S ü rg e rs,  a n d   H.  v .   L ö h n e y se n ,   " Ob se rv a ti o n   o f   P   d o n o rs  o n   th e   S i(1 1 1 su rf a c e   b y   sc a n n in g   tu n n e li n g   m icro sc o p y , "   Eu ro p h y sic s L e tt e rs   ( EP L ),   v o l.   3 8 ,   p p .   1 7 7 - 1 8 2 ,   1 9 9 7 .   [2 ]   F .   F .   Y.  W a n g ,   " In tro d u c ti o n   t o   S o li d   S t a te E lec tro n ics ",   El se v ier S c ien c e ,   2 0 1 2 .   [3 ]   A .   M a n y   a n d   G ro v e r,   " S e mic o n d u c to r su rfa c e s ",   El se v ier,  1 9 6 5 .   [4 ]   Y.  P .   Zh a n g   a n d   G .   Q.  Xu ,   " S e lf - A s se m b led   M o lec u lar  Co rra ls  F o rm e d   o n   S i(1 1 1 ) - ( 7   x   7 S u rf a c e   v ia  Co v a len t   Bo n d , "   J o u rn a o P h y sic a C h e mistry   C,   v o l.   1 1 4 ,   p p .   1 6 6 2 5 - 1 6 6 2 9 ,   2 0 1 0 .   [5 ]   M .   S h im o m u ra ,   A .   I wa n a b e ,   a n d   T .   Ki y o se ,   " D y n a m ic  Ob se r v a ti o n   o f   Co n f in e d   M o lec u les   in   S e lf - A ss e m b led   M o lec u lar Co rra ls, "   T h e   J o u rn a o P h y sic a Ch e mistry   C,   v o l .   1 1 8 ,   p p .   2 7 4 6 5 - 2 7 4 6 9 ,   2 0 1 4 .   [6 ]   M .   S h im o m u ra ,   N.  S a n a d a ,   Y.  F u k u d a ,   a n d   P .   J.  M ll e r,   " Hig h ly   si te - se lec ti v e   a d so rp ti o n   o f   tri m e th y lp h o sp h i n e   o n   a   S i(1 1 1 ) - (7   ×   7 su rf a c e   stu d ied   b y   a   sc a n n in g   tu n n e li n g   m icr o sc o p e   (S T M ), "   S u rf a c e   S c ien c e ,   v o l.   3 4 1 ,   p p .   L 1 0 6 1 - L 1 0 6 4 ,   1 9 9 5 .   [7 ]   H.  D.  S iri w a rd e n a   a n d   M .   S h im o m u ra ,   " Eff e c o f   T u n n e li n g   El e c tro n   In jec ti o n   o n   t h e   Dy n a m ic M o ti o n   o f   Co n f in e d   M o lec u les   in   S e lf - As se m b led   M o lec u lar  Co rra ls, "   T h e   J o u rn a o f   Ph y sic a C h e mistry   C,   v o l .   1 2 1 ,   p p .   4 9 8 0 - 4 9 8 8 ,   2 0 1 7 .   [8 ]   W .   M ö n c h ,   " S e mic o n d u c to r   S u rfa c e s a n d   I n ter fa c e s ",   S p ri n g e Be rli n   He id e lb e rg ,   2 0 1 3 .   [9 ]   L .   W .   T u rn e r,   " El e c tro n ics   E n g i n e e r' s R e fer e n c e   Bo o k" ,   El se v ier S c ien c e ,   2 0 1 3 .   [1 0 ]   D.  K.  S c h r o d e r,   " S e mic o n d u c to M a ter ia a n d   De v ice   Ch a ra c ter iza ti o n ",   W il e y ,   2 0 0 6 .   [1 1 ]   L .   V it a li ,   M .   G .   Ra m s e y ,   a n d   F .   P .   Ne tze r,   " S u b stit u ti o n a g e o m e t ry   a n d   stra in   e ff e c ts   in   o v e rla y e r s   o f   p h o sp h o ru s   o n   S i(1 1 1 ), "   P h y sic a Rev iew B ,   v o l.   5 7 ,   p p .   1 5 3 7 6 - 1 5 3 8 4 ,   1 9 9 8 .   [1 2 ]   T .   T r a p p m a n n ,   C.   S u rg e rs,  a n d   H.  v o n   L o h n e y se n ,   " In v e sti g a ti o n   o f   th e   (1 1 1 su rf a c e   o f   P - d o p e d   S b y   sc a n n in g   tu n n e li n g   m icro sc o p y , "   Ap p li e d   P h y sic s a - M a ter ia ls  S c ien c e   &   Pro c e ss in g ,   v o l.   6 8 ,   p p .   1 6 7 - 1 7 2 ,   1 9 9 9 .   [1 3 ]   S .   Ku r o k a wa ,   T .   T a k e i,   a n d   A .   S a k a i,   " A   S e a rc h   f o S u b su rf a c e   Do p a n ts  o n   Hy d ro g e n - T e r m i n a ted   S i( 1 1 1 )   S u rf a c e s, "   J a p a n e se   J o u rn a l   o f   A p p li e d   Ph y sic s,  v o l .   4 2 ,   p p .   4 6 5 5 - 4 6 5 8 ,   2 0 0 3 .   [1 4 ]   E.   Ka x iras ,   " A to m ic - stru c tu re   o su rf a c tan m o n o lay e rs  a n d   it r o le  in   e p it a x ial - g ro w th , "   M a ter ia ls  S c ien c e   a n d   En g i n e e rin g   B - S o li d   S t a te M a ter i a ls  fo Ad v a n c e d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   3 0 ,   p p .   1 7 5 - 1 8 6 ,   1 9 9 5 .   [1 5 ]   T .   Be rg h a u s,  A .   Bro d d e ,   H.  Ne d d e rm e y e r,   a n d   S .   T o sc h ,   " O n   t h e   in ter p re tatio n   o f   c u rre n im a g e in   sc a n n in g   tu n n e li n g   sp e c tro sc o p y   o f   S I(1 1 1 )   - 7 × 7 , "   J o u rn a o V a c u u S c ien c e   &   T e c h n o l o g y   a - V a c u u m S u rf a c e a n d   Fi lms ,   v o l.   6 ,   p p .   4 8 3 - 4 8 7 ,   M a r - A p 1 9 8 8 .   [1 6 ]   R.   I.   G .   Uh rb e rg ,   R.   D.  Brin g a n s,  M .   A .   Ol m ste a d ,   R.   Z.   Ba c h ra c h ,   a n d   J.  E.   N o rth r u p ,   " El e c tro n ic str u c tu re ,   a to m ic  stru c tu re ,   a n d   th e   p a ss iv a ted   n a tu re   o f   th e   a rse n ic - term in a ted   S i( 1 1 1 su rf a c e , "   Ph y sic a Rev iew  B,   v o l.   3 5 ,   p p .   3 9 4 5 - 3 9 5 1 ,   0 3 /1 5 1 9 8 7 .                         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S TM   Ob s erva tio n   o f th S i( 1 1 1 )   -   ( 7 ×7 )   R ec o n s tr u cted   S u r fa ce   Mo d ified   b y   …  . ( Hir u la D.   S ir iw a r d en a )   3001   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        H iru l a k   D.  S iriw a r d e n a   o b tain e d   h is  b a c h e lo r' d e g re e   f ro m   th e   F a c u lt y   o f   S c ien c e ,   th e   Un iv e rsit y   o f   P e ra d e n iy a   w it h   h o n o rs  in   2 0 1 1 .   A f ter  c o m p l e ti n g   h is  m a ste r’s  d e g re e   in   n a n o sc ien c e   a n d   n a n o tec h n o l o g y   in   2 0 1 3   a t h e   p o stg ra d u a te  i n sti tu te  o f   sc ien c e ,   Un iv e rsity   o P e ra d e n iy a ,   h e   jo in e d   s u rf a c e   a n d   m a t e rials  sc ien c e   re s e a rc h   g ro u p   o f   P r o f .   M a sa ru   S h im o m u ra ,   S h izu o k a   Un iv e rsity   in   2 0 1 4   a a   d o c t o ra re se a rc h   stu d e n t.   His  r e se a rc h   in ter e sts  a re   f o c u o n   stu d y in g   th e   su rf a c e   c h e m i str y   o m o lec u les   a n d   d if fe re n su b stra t e f o th e   f a b rica ti o n   o f   sin g le   m o lec u lar  t y p e   e lec tro n ic  d e v ice s   u sin g   sc a n n in g   tu n n e li n g   m icro sc o p e .   A d d it io n a ll y ,   h e   is  a lso   c o ll a b o ra ti v e ly   d e v e lo p in g   g ra p h e n e   o x id e /T iO 2   c o m p o site  f o p o ten ti a g a se n so a p p li c a ti o n s   a n d   T iO 2   n a n o tu b e b a se d   d y e - s e n siti z e d   so lar  c e ll w it h   h ig h   o p e n   c ircu it   v o lt a g e s.  He   is  a   g ra d u a te  stu d e n m e m b e o f   J a p a n e se   su rfa c e   sc ien c e   so c iet y   a n d   Ja p a n e se   so c iet y   o f   a p p li e d   p h y sic s.         To r u   Y a m a s h ita   c o m p lete d   h is  b a c h e lo r' d e g re e   in   2 0 1 6   a F u c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   S h izu o k a   Un iv e rsit y .     H e   is   c u rre n tl y   c o m p letin g   h is  m a ste r ' d e g re e   a th e   G ra d u a te  S c h o o o f   I n teg ra t e d   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   S h izu o k a   Un iv e rsit y .   He   is  c u rre n tl y   stu d y in g   a to m ic - lev e a n d   m o lec u lar - lev e e ff e c ts  a i m e d   a d e v e lo p in g   f u tu re   g e n e ra ti o n o f   e lec tro n ics   in   se m ico n d u c t o r   n a n o - d e v ice s an d   n a n o - stru c t u re s.         M a sa r u   S h i m o m u r a   is  a   p ro f e ss o in   t h e   D e p a rtm e n o f   E lec t ro n ics   a n d   M a teria ls  S c ien c e ,   F a c u lt y   o f   E n g in e e rin g ,   S h izu o k a   Un iv e rsit y .   H e   c o m p lete d   h is  b a c h e lo r' d e g re e   in   1 9 9 2   f ro m   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   S h izu o k a   U n iv e rsit y   a n d   o b tain e d   h is  m a ste r' s   d e g re e   f ro m   Gra d u a te  S c h o o o f   En g in e e rin g ,   S h izu o k a   Un iv e rsit y   in   1 9 9 4 .   T h e n ,   h c o m p lete d   th e   P h .   D.  d e g re e   in   En g in e e rin g   f ro m   Div isio n   o f   El e c tro n ic  S c ien c e ,   S h izu o k a   Un iv e rsity   in   1 9 9 7 .   Af ter  P h .   D. ,   h e   sta rted   a c a d e m ic  jo b   a a   re se a rc h   a ss o c iate   a Re se a rc h   In stit u t e   o f   S c ien ti f ic  M e a su re m e n ts T o h o k u   Un iv e rsity .   In   2 0 0 2 ,   h e   re tu rn e d   t o   S h izu o k a   Un iv e rsity   a a   re s e a rc h   a ss o c iate T h e n ,   p ro m o ted   a n   a ss o c iate   p ro f e ss o r   in   2 0 0 8 ,   a n d   a   p ro f e ss o in   2 0 1 5 .   He   is  a n   e x p e rt  in   su rfa c e   c h e m istr y   a n d   so p h isti c a ted   su rf a c e   a n a l y ti c a s y ste m su c h   a XP S   a n d   S T M .   His  re se a rc h   g ro u p   st u d ies   th e   str u c tu re   o f   su rf a c e a n d   in terf a c e o f   m a teria ls  fo f u tu re   e lec tro n ic  d e v ice in   a to m ic  o m o lec u lar  sc a le.  Co n tro ll i n g   o f   th e   su r f a c e   stru c tu re   o f   n a n o   p a rti c les   f o d y e - se n siti z e d   so lar ce ll s o g a s se n so rs i s an o t h e r e se a rc h   to p ic  h is  g r o u p   is  c u rre n tl y   stu d y in g .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.