ВКР: Структурный фазовый переход в атомных цепочках кобальта на вицинальной поверхности меди

Введение
С 1961 года, с момента появления на рынке первых микросхем, имеется тенденция к уменьшению линейных размеров транзисторов, их образующих, и, как следствие, к увеличению числа транзисторов в одном чипе. Впоследствии эта зависимость получила название закона Мура — количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. Стоит отметить, что эта закономерность с некоторой точностью сохраняется уже более полувека, а линейный размер транзистора стремится к 7 нм в ближайшие годы [1]. Схожим образом идет развитие магнитных носителей данных. За последние 60 лет плотность записи информации на них выросла в сотни миллионов раз [2–4]; твердотельные накопители имеют сравнимую плотность записи информации[5]. Кроме того, существуют некоторые другие экзотические виды хранителей информации, среди которых носители на основе голографии или молекул полимеров, однако на сегодняшний день они существуют исключительно в виде лабораторных образцов [6] и их разработка продолжается. Несмотря на выдающиеся успехи разработчиков памяти на основе эффекта гигантского магнитного сопротивления (плотность записи на HDD достигает 1 Тбит/дюйм2 [3]), в настоящее время существует постоянно растущая потребность в постоянной миниатюризации носителей информации. Плотность размещения информации возможно увеличить, используя в качестве носителей магнитные атомные провода, расположенные на вицинальных металлических поверхностях. Главным преимуществом использования ступенчатых поверхностей в качестве подложек является тот факт, что на них одномерные 1 упорядоченные структуры формируются вследствие самоорганизации при эпитаксиальном росте. Такой подход является более экономным, чем метод литографии. Кроме того, атомные цепочки Co интересны для фундаментальных исследований, поскольку обладают уникальными свойствами [7–11], среди которых эффект гигантского магнитосопротивления [12, 13], квантование проводимости [14], квантово-размерные эффекты [15–17]. В то же время важными остаются вопросы об атомистической диффузии, эпитаксиальном росте одномерных атомных структур и их стабильности [18–20]. Наиболее простым способом формирования атомных проводов является использование ступенчатых поверхностей в качестве подложек, поскольку на них одномерные упорядоченные структуры формируются вследствие самоорганизации при эпитаксиальном росте [21–23]. При изучении свойств атомных цепочек одним из главных направлений является вопрос исследования взаимодействия адатомов между собой и с подложкой, поскольку взаимодействие между адатомами играет важную роль во всех явлениях на поверхности. Оно оказывает существенное влияние практически на все свойства наноструктур — их структуру, термическую устойчивость, миграцию адатомов по поверхности, реакции на поверхности. Немаловажными являются и исследования фазовых переходов в наноструктурах, поскольку вопрос об их стабильности является одним из ключевых в физике наноструктур. Настоящая работа посвящена исследованию взаимодействия адатомов Co на вицинальной поверхности меди. Кроме того, исследован структурный фазовый переход в атомных цепочках Сo, формирующихся на вицинальной поверхности меди.

Глава 1 Формирование и свойства одномерных атомных структур (обзор литературы)
1.1 Дальнее взаимодействие примесей через электронный газ При адсорбции чужеродных атомов или молекул на поверхность твердого тела основное изменение большинства свойств поверхности происходит при заполнении тончайшего (толщиной в один атом или молекулу) слоя. Это обстоятельство предопределяет повышенный интерес к изучению свойств субмонослойных (более разреженных, чем монослой) покрытий [24]. Во всех явлениях на поверхности важную роль играет взаимодействие между адсорбированными частицами, оказывая существенное влияние практически на все свойства адсорбированного слоя — его структуру, термическую устойчивость, спектры колебаний адатомов, миграцию частиц по поверхности, реакции на поверхности и т. д. Это взаимодействие также влияет на закономерности изменения различных свойств поверхности (работы выхода, каталитической активности и т. д.) под воздействием адсорбированного слоя. Различные механизмы взаимодействия адатомов удобно рассматривать, классифицируя их по природе виртуальных квазичастиц, которыми обмениваются адсорбированные атомы. Так, согласно сложившейся в теории хемосорбции терминологии, взаимодействие, обусловленное непосредственным обменом электронами между адатомами называется прямым, а взаимодействие, обусловленное обменом электронами через зону проводимости под3 ложки, — непрямым. Электростатическое взаимодействие между заряженными адатомами возникает из за обмена фотонами и поверхностными плазмонами, упругое — из-за обмена фононами и т. д. Очевидно, однако, что такое деление механизмов строго лишь постольку, поскольку строго рассмотрение подложки как системы, состоящей из невзаимодействующих квазичастиц. Отметим также условность принятой терминологии, так как, строго говоря, любое взаимодействие адатомов является непрямым, поскольку в нем принимает участие подложка.