Оптическая анизотропия поверхностей (001) GaAs и InAs тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат наук Гордеева, Анастасия Борисовна

• Гордеева, Анастасия Борисовна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Гордеева, Анастасия Борисовна

Оглавление

Список сокращений

Введение

Глава I Обзор литературы. Атомарно-чистая поверхность саа8(001), атомная структура

1.1. Структура атомарно-чистой поверхности СаА5(001)

1.2. Основные типы реконструкции поверхности СаА8(001)

1.2.1. Поверхность, обогащенная мышьяком

1.2.2. Поверхность СаА8(001), обогащенная галлием

1.3. Напряжение, вызываемое реконструкцией поверхности или интерфейса

Глава II Спектроскопия анизотропного отражения -поверхностно-чувствительная оптическая методика

2.1. Принцип работы

2.2. Причины появления оптической анизотропии

2.3. Оптическая анизотропия атомарно-чистой поверхности ОаАв

Глава III Эксперимент : установка и методики

3.1. Установка для регистрации спектров анизотропного отражения

3.2. Схема устройства для приложения одноосного давления к образцам

3.3. Способ получения чистой поверхности ОаАз(001) посредством обработки в НСЬ-изопропаноле

Глава IV Исследование оптических переходов на чистых поверхностях сааэ (001) методом спектроскопии анизотропного отражения

4.1. Окисление поверхности ОаАз(001) обогащенной Аб с реконструкцией (2x4). Установление природы спектральной особенности спектра АО в

области ЗеУ

4.2. Температурная зависимость спектров анизотропного отражения и электрон-фононное взаимодействие на чистой поверхности ОаАз(ЮО) с(8х2)/(4х2)

Глава V Оптическая анизотропия окисленных поверхностей СаА8(001) и 1ПА8(001)

5.1. Эффекты локального поля в спектрах анизотропного

отражения

5.2. Структура естественно-окисленной поверхности СаАз(001) и 1пАз(001) и состав окисла

5.3. Расчет спектров анизотропного отражения поверхностей (001) ОаАэ и 1пАз с учетом эффектов локального поля

5.4. Пьезооптические эффекты в спектрах анизотропного отражения поверхностей (001) ваАз и 1пАз

5.5. Спектры анизотропного отражения окисленных поверхностей ОаАз и ЫАб. Учет эффектов локального поля и давления

5.6. Влияние приповерхностного электрического поля СаАз(001) на спектр анизотропного отражения. Пьезоэлектрический эффект

Список литературы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

МПЭ - молекулярно-пучковая эпитаксия СТМ - сканирующая туннельная микроскопия ДБЭ - дифракция быстрых электронов АО - анизотропного отражения

Лэнгмюр - единица измерения экспозиции газа в условиях сверхвысокого вакуума. 1Лэнгмюр соответствует экспозиции газа при давлении 10~6торр в течении 1с.

с.к.- система координат

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптическая анизотропия поверхностей (001) GaAs и InAs»

ВВЕДЕНИЕ

3 5

Поверхности (001) полупроводников А В активно используются в качестве подложек для изготовления структур нанометрового масштаба, используемых при создании приборов оптоэлектроники, фотовольтаики, наноэлектроники. Развитие наноэлектроники требует развития методик характеризации наноструктур. Преимущество использования с этой целью оптических методик очевидно, поскольку свет оказывает минимальное воздействие на исследуемые структуры. Однако, возникает сложность,

с

связанная с тем, что свет проникает вглубь кристаллов А В на сравнительно большие глубины (десятки монослоев). Используемая в данной работе спектроскопия анизотропного отражения является поверхностно-чувствительной методикой и позволяет отделять слабый оптический отклик монослоя поверхности от более интенсивного отклика подложки. Эт о уникальное свойство спектроскопии анизотропного отражения позволяет успешно использовать данную методику для исследования поверхностей, интерфейсов и анизотропных нанообъектов на поверхностях кубических, оптических изотропных полупроводников, к которым относятся ОаАэ и 1пАб.

В последние годы, с использованием методики спектроскопии анизотропного отражения, было проведено большое количество исследований атомарно-чистых

3 5

реконструированных поверхностей (001) А В . Установлены спектры анизотропного отражения, соответствующие основным типам реконструкций, формирующихся на поверхностях (001) ОаАэ и 1пАб. При этом полного понимания природы линий наблюдаемых в спектрах анизотропного отражения этих поверхностей до настоящего момента не достигнуто. К естественно-окисленным поверхностям (001) ОаАэ и 1пАб технологический интерес существенно ниже, и они практически не исследовались до настоящей работы.

Цель данной работы состояла в получении новых фундаментальных знаний об электронной структуре и оптических свойствах атомарно-чистых поверхностей СаАз(001) со структурой (2x4) и (4x2), а также в изучении оптических свойств естественно-окисленных поверхностей (001) ОаАэ и 1пАб и установлении причин и механизмов, ответственных за оптическую анизотропию таких поверхностей.

Для достижения данной цели в работе решались следующие задачи:

1. Определение природы линий в спектре анизотропного отражения обогащенной мышьяком поверхности ОаАз(001)(2х4).

2. Исследование модификации спектров анизотропного отражения обогащенной галлием поверхности СаАз(001)(4х2) при изменении температуры в диапазоне 90К-645К.

3. Установление причины наличия оптической анизотропии естественно-окисленных поверхностей (001) ОаАэ и 1пАз.

4. Исследование влияния одноосного давления в направлениях {110} на спектры анизотропного отражения поверхностей (001) ОаАэ и 1пАб.

5. Определение причины проявления в спектрах анизотропного отражения поверхностей ОаАэ(001) легированных образцов спектрально-независимого вклада, знак которого определяется типом легирования.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, и списка литературы из 95 наименований. Основной текст работы изложен на 104 страницах, включает в себя 2 таблицы и 37 рисунков.

Краткий обзор содержания.

Введение содержит обоснование актуальности исследования, формулировку цели и задач работы. В этом разделе производится оценка научной новизны и практической ценности работы.

В первой главе представлен обзор литературы посвященной структуре атомарно-. чистой поверхности ОаАз(001).

Во второй главе подробно описывается методика анизотропного отражения, используемая в данной работе. Показаны все возможные типы оптической анизотропии, проявляющиеся в спектрах анизотропного отражения. В этой главе приводятся теоретические выражения, позволяющие связать анизотропию диэлектрической проницаемости и величину сигнала анизотропного отражения, которые будут использованы далее для анализа экспериментальных спектров. В этой главе приводится

также обзор литературы по исследованию оптической анизотропии атомарно-чистой поверхности ОаАз(001).

В третьей главе описываются технологические аспекты проведения эксперимента. В ней приводится схема установки для регистрации спектров анизотропного отражения, дается описание процедуры получения атомарно-чистой поверхности ОаАз((Ю1) и схема приложения одноосного давления к образцам.

В четвертой главе представлены результаты исследования атомарно-чистой поверхности ОаАз(СЮ1). В ней приводятся экспериментальные данные по окислению поверхности ОаАз(001)(2х4) и исследованию температурной зависимости спектров анизотропного отражения СаАз(001)(4х2). В этой главе приведены результаты анализа полученных экспериментальных данных.

В пятой главе представлены результаты исследования естественно-окисленных поверхностей (001) ОаАз и 1пАэ. На основе предложенных атомарных моделей интерфейсов кристалл/окисел проводится теоретическое моделирование спектров анизотропного отражения с учетом эффектов локального поля. В главе также приведены экспериментальные данные влияния одноосного давления в направлении {110} на спектры анизотропного отражения поверхностей (001) ОаАэ и 1пАз. Произволен расчет влияния давления на спектры анизотропного отражения.

На защиту выносятся следующие основные положения: Основные положения, выносимые на защиту

1. Особенность в спектре анизотропного отражения поверхности ОаАэ(001 )(2х4) вблизи 2.9 эВ обусловлена совокупностью электронных переходов на поверхности и в приповерхностной области объема кристалла. Спектральная особенность, расположенная около 2.4 эВ, обусловлена переходами на поверхности.

2. Особенность в спектре анизотропного отражения атомарно-чистой поверхности СаАз(001)(4х2) вблизи 2.5 эВ, с повышением температуры от 90 до 645К уширяется и сдвигается в меньшие энергии. Эти эффекты объясняются наличием сильного электрон-фононного взаимодействия на поверхности. Среднее значение энергии поверхностного фонона составляет 10 мэВ.

3. Одноосное давление в направлениях {110} вызывает появление спектрально-независимого сигнала в спектрах анизотропного отражения поверхностей (001) ОаАБ

и ¡пАэ, амплитуда которого прямо пропорциональна давлению. Коэффициент пропорциональности составляет 2.1-10"5 МПа"1 для ОаАэ и 1.8-10"5 МПа"1 для ¡пАб. Для давления в направлении [110] знак сигнала положительный, для давления в направлении [110] - и отрицательный.

4. Оптическая анизотропия окисленных поверхностей (001) ОаАз и 1пАб обусловлена наличием на интерфейсе кристалл/окисел кристаллического слоя атомов мышьяка с анизотропной конфигурацией связей и механическим напряжением в приповерхностной области кристалла.

5. В спектрах анизотропного отражения поверхностей (001) сильно легированных образцов ОаАБ присутствует спектрально независимый сигнал, возникающий вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта, вызываемого в ОаАБ, электрическим полем в слое объемного заряда у поверхности. Знак сигнала отрицательный для п- типа легирования и положительный для р- типа.

Научная новизна работы определяется использованием новых подходов к решению

поставленных задач, получением новых экспериментальных результатов и развитием

новых представлений.

1. Для установления природы оптических переходов на атомарно-чистой поверхности ОаАэ(001)(2х4) был предложен новый экспериментальный подход, состоящий в исследовании модификаций спектра АО этой поверхности в условиях адсорбции кислорода. В результате использования такого подхода была установлена природа электронных переходов, соответствующих основным особенностям в спектре АО поверхностей ОаАз(001)(2х4).

2. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования температурной зависимости положения и ширины особенности вблизи 2.2 эВ в спектре АО поверхности ОаАз(001)(4х2), соответствующей электронному переходу с участием состояния на димере галлия. В работе показано, что модификация спектра обусловлена наличием сильного электрон-фононного взаимодействия на такой поверхности.

3. В работе впервые установлена причина оптической анизотропии естественно-окисленных поверхностей (001) ОаАэ и 1пАз. Показано, что анизотропия этих поверхностей связана с наличием на интерфейсе кристаллического слоя атомов избыточного мышьяка, имеющих анизотропную конфигурацию валентных связей.

4. Впервые установлено, что приложение одноосного давления в направлениях {110} к кристаллам GaAs и InAs вызывает появление в спектрах АО поверхности (001) спектрально-независимого сигнала, амплитуда которого прямо пропорциональна амплитуде давления, а знак определяется направлением приложенного давления. На основе полученных экспериментальных данных разработан метод оптической характеризации наличия одноосных механических напряжений в приповерхностных областях кристаллов GaAs(OOl) и InAs(OOl).

5. Определена природа спектрально-независимого сигнала, присутствующего в спектрах АО поверхностей (001) сильно легированных образцов GaAs. Этот сигнал связан с электрическим полем в слое объемного заряда у поверхности GaAs, направленным по нормали к поверхности. Создаваемое, вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта, одноосное напряжение в плоскости поверхности является причиной обнаруживаемого спектрально-независимого сигнала.

Личный вклад соискателя в диссертационную работу состоит в анализе и интерпретации полученных экспериментальных данных полученных при исследовании атомарно-чистых поверхностей (OOl)GaAs, представленных в главе IV. Экспериментальное исследование естественно-окисленных поверхностей, результаты которого представлены в главе V, выполнено непосредственно соискателем. Автором работы предложены модели естественно-окисленных поверхностей (001) GaAs и InAs. Расчеты, результаты которых приводятся в главе V диссертации, также выполнены непосредственно соискателем с использованием теоретических выражений для расчета спектров анизотропного отражения с учетом эффектов локального поля, полученных Кособукиным В.А.

Публикации:

Основные результаты диссертации опубликованы в 11 научных работах, из них 7 публикаций в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в перечне ВАК:

[1] V.L. Berkovits, Р. Chiaradia, D. Paget, A.B. Gordeeva, C.Goletti."Origin of the optical anisotropy of GaAs (001)"// Surf. Sei. 441 (1999) p.26.

V.L. Berkovits, P. Chiaradia, D. Paget, A.B. Gordeeva, C.Goletti. "Origin of the optical anisotropy of GaAs (001)"//Surf. Sei. 474 (2001) стр.139.

[2] B.JI. Берковиц, А.Б. Гордеева, В.М. Лантратов, Т.В. Львова "Оптическая анизотропия поверхностей (100) тройных соединений AlxGal-xAs"// ФТТ 42 (2000) стр. 950.

[3] В.Л. Берковиц, А.Б. Гордеева, В.А. Кособукин, "Эффекты локального поля в спектрах анизотропного оптического отражения поверхности (001) арсенида галлия"// ФТТ 43 (2001) стр. 985.

[4] V.L. Berkovits, A.B. Gordeeva, V.A. Kosobukin, "Local-field effects in reflectance anisotropy spectra of oxidized (001) GaAs and AlGaAs surfaces"// Solid State Commun., 119(2001)стр. 657.

[5] D.Paget, O.E. Tereshchenko, A.B. Gordeeva, V.L. Berkovits, G.Onida, " Origin of the broadening of surface optical transition of As-rich and Ga-rich GaAs(001)"//Surf. Sei. 529 (2003) p. 204.

[6] V.L. Berkovits, A.B. Gordeeva, and V.A. Kosobukin, "Effects of the local field and inherent deformation in reflectance anisotropy spectra of AmBv semiconductor surfaces'7/Phys. Status Solidi В 247 (2010) p. 1932.

[7] В.Л. Берковиц, А.Б. Гордеева, T.B. Львова, В.П. Улин Электронная оже-спектроскопия и спектроскопия анизотропного отражения монослойных нитридных пленок на поверхностях (001) кристаллов GaAs и GaSb// ФТП 46 (2012) стр.1463.

Апробация работы:

Полученные результаты были представлены на: международной конференции «Оптика Полупроводников» (Ульяновск 2000г.), 12 Всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых, (Новосибирск 2006г), международной конференции Optics of Surfaces and Interfaces VIII (Ischia, Italy 2009).

Результаты работы представлены на конкурсе ФТИ для молодых ученых в 2006г, в докладе «Оптическая спектроскопия поверхности GaAs (001)», работа награждена третьей премией для молодых ученых ФТИ «за лучшую научную работу».

Доклад Гордеевой А.Б. на 12 Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых «Исследование поверхностей полупроводников А3В5 и интерфейсов на их основе методом спектроскопии анизотропного отражения света», Новосибирск (2006г), в котором представлены результаты диссертационной работы, награжден дипломом первой степени.

Глава I

Обзор литературы

Атомарно-чистая поверхность СаА8(001), атомная структура.

1.1. Структура атомарно-чистой поверхности СаА8(001)

Кристаллы ОаАэ, как и все полупроводники А3В5, имеют структуру цинковои обманки. Эта структура состоит из двух гранецентрированных кубических решеток, сдвинутых относительно друг друга вдоль направления пространственной диагонали на одну четверть ее длины. Первая решётка образована атомами мышьяка, вторая - атомами галлия. Каждый атом соединен с четырьмя соседними посредством ковалентных связей

О Л

образованных Бр^-гибридизованными орбиталями, угол между связями равен 109 . Связи частично-ионные, электронная плотность смещена к атомам мышьяка [1], имеющих вследствие этого дополнительный эффективный заряд 5". Атомы галлия имеют заряд 8+.

Рис. 1.1. Нереконструированная поверхность ОаАз(001), образованная атомами Аб. Оборванные связи направлены вдоль [1 10] , связи с подлежащим слоем атомов ва направлены вдоль [110].

На рисунке 1.1 приведена структура нереконструированной поверхности ОаАз(001), положение атомов на которой совпадает с их положением на плоскости (001) объема. Такая поверхность формируется либо из атомов мышьяка и заряжена отрицательно, либо из атомов ва и заряжена положительно, что объясняет полярность поверхности

[110

GaAs(OOl). Структура реальной поверхности отличается от структуры соответствующей плоскости объема вследствие возникающей на ней реконструкции. Как показано на рисунке 1.1, каждый атом нереконструированной поверхности GaAs(OOl) образует две связи с атомами нижнего слоя и имеет две незанятые орбитали, которые называют оборванными. Для поверхности, образованной атомами мышьяка, эти орбитали

ориентированы вдоль направления [ПО]. Энергия электрона находящегося на такой

орбитали выше, чем энергия электрона на связующей орбитали, что делает существование оборванных орбиталей энергетически невыгодным. По этой причине происходит перестройка атомной структуры поверхности, в результате которой количество оборванных орбиталей на поверхности становится минимально-возможным. Это явление называется реконструкцией. При реконструкции изменяются главным образом величины углов между связями, а не межатомные расстояния, что вызвано тем, что в полупроводниках А3В5 радиальные силовые константы существенно больше угловых[2].

О с

Перестройка поверхности соединений А В вследствие реконструкции обеспечивает выполнение следующих условий:

1. На реконструированной поверхности формируется атомная структура, соответствующая минимальной величине свободной энергии, кинетически достижимой в данных условиях.

2. Зарядовое состояние орбиталей атомов поверхности соответствует «правилу счета электронов» (electron counting model) [3]. В соответствии с этим правилом на поверхностях полярных полупроводников таких, как GaAs(OOl) будут формироваться только такие структуры, заполненные уровни оборванных орбиталей атомов которых лежат в валентной зоне, а пустые - в зоне проводимости. Другими словами, поверхность должна оставаться неметаллической, т.е. в отсутствие дефектов на ней должна сохраняться запрещенная зона.

3. Перестройка осуществляется преимущественно за счет изменения типа гибридизации электронных облаков, участвующих в образовании межатомных связей.

Выполнение правил 1 и 2 приводит к появлению на поверхности (001) димеров, состоящих из двух атомов одного сорта, связанных между собой двойной связью. При образовании димера происходит замыкание оборванных связей, и, таким образом, понижается свободная энергия, связанная с поверхностью. Образование димеров

приводит к перестройке атомной структуры в верхних 2-3 атомных слоях, в результате которой, например, образуются вакансии или появляются атомы в междоузлиях между первым и вторым слоями. При этом структура поверхности существенно усложняется.

Структура атомарно-чистой поверхности GaAs(OOl) активно исследуется с 1971 г [4]. Установлены пять основных типов реконструкций такой поверхности, а также их различные модификации [5, 6, 7, 8, 9, 10]. На сегодняшний день основными способами получения качественной атомарно-чистой поверхности GaAs(OOl) являются два. Первый, исследование поверхности непосредственно в процессе или сразу после роста молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) [5, 6]. Второй способ используется в случае невозможности переноса образцов из ростовой камеры в камеру для исследований, без вынесения на воздух. В этом случае, поверхности образцов по окончании роста покрываются толстым защитным слоем мышьяка (As cap) [7], который непосредственно перед исследованиями возгоняется в процессе отжига в вакууме.

1.2. Основные типы реконструкции поверхности GaAs(OOl)

1.2.1. Поверхность, обогащенная мышьяком

Структура элементарной ячейки поверхности с реконструкцией (2х4)/с(2х8)

Согласно предположению, высказанному в работе [5], основным элементом реконструкционной структуры на такой поверхности является димер мышьяка. Энергетическая выгодность образования димеров была теоретически показана в 1982г. в работе [11п]. Выполненный в работе расчет показал, что образование димера мышьяка на поверхности GaAs(OOl) высвобождает около 2 эВ на связь. Позже были представлены теоретическое [12] и экспериментальное [13] обоснования структурной модели поверхностной ячейки (2x4). В соответствии с представленной моделью (рис. 1.2 (Ь)), поверхность покрыта рядами димеров мышьяка, причем каждый четвертый ряд димеров отсутствует (missing rows). Методом сильной связи было показано [12], что самые энергетически выгодные, не-металличиские равновесные поверхностные состояния связаны именно с отсутствующими рядами мышьяковых димеров.

В настоящее время существует несколько моделей элементарной ячейки структуры (2x4). Эти модели представлены на рисунке 1.2. Модели с отсутствующим димерным рядом (3(2x4) и (32(2x4) (Рис. 1.2 (Ь) и (с)) предполагают, что поверхность покрыта 0.75 монослоя мышьяка (включая подповерхностный димер в модели (Зг) и, в обоих случаях,

элементарная ячейка содержит три димера мышьяка. Была также предложена модель у(2х4) (рис. 1.2 (а)), в которой в верхнем слое имеется дополнительный димер мышьяка, развернутый на 90 градусов. Для этих моделей доли покрытия поверхности мышьяком и галлием относятся как Оа:Аз=4:3, что не противоречит «правилу счета электронов» [3].

(3)7(2x4)

(Ь) 0(2x4)

(с) 02(2x4)

(а) а(2x4)

о—в—о—©—о—•—о—в—о о—•—о—&

■о—®—О— ©—О—• - -О 6—•—с—♦ о—о-о о—®—о—©—о—®—-о—®—о

Рис. 1.2. Структурные модели поверхности ОаАз(001)-(2х4). Вид: сверху и сбоку. Черные (белые) кружки соответствуют атомам Аэ (ва). Большими кружками обозначены ближайшие к поверхности атомы. Из работы [13].

Современные данные исследования поверхности СаАз(001) (2x4) методом сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) [10] показывают, что большая часть такой поверхности состоит из элементарных ячеек типа Р2, которые формируют большие однородно структурированные области (домены). Такой тип структуры принято называть Р фазой (рис.1.3(а)). Известно, что на поверхностях со структурой типа Рг имеется дальний порядок более 1000А. Участок поверхности, на котором преимущественно присутствуют элементарные ячейки типа а, называется а фазой (рис.1.3(Ь)). Структура поверхности а фазы менее однородна. На ней одновременно наблюдаются элементарные ячейки а и Р типов, присутствуют также и ячейки со структурой Р2 . Беспорядок наблюдается также и на поверхности со структурой у-фазы, он связан либо с внедрением в структуру Рг-(2х4) избыточного мышьяка [14], либо с одновременным присутствием Рг-(2х4) и с(4х4) структур [15]. Согласно последним рентгеновским данным [16], ячейки со структурой а- и у-типов, формируются преимущественно на антифазных границах доменов р-типа.

'Ь)

Рис. 1.3 СТМ изображение заполненных состояний р (а) и а (Ь) фаз поверхности (2x4). Размер изображений 96х80А. Изображение получено при напряжении -ЗВ. Из работы [10].

Структура элементарной ячейки поверхности с реконструкцией с(4х4) Обогащенная мышьяком поверхность с реконструкцией с(4х4) была обнаружена в процессе роста МПЭ при больших значениях отношения давления потоков Аэг^а [5, 6], а также при отжиге предварительно зарощенной мышьяком поверхности, при температурах отжига 300-400°С [7]. На полученной таким образом поверхности имеется избыточный мышьяк в количестве от 0.2 до 0.75 монослоя связанный с атомами мышьяка подлежащего слоя, а не с атомами галлия, как в объеме ваАз [17]. Структура такой поверхности была определена методом малоугловой рентгеновской дифракции [18]. На основе полученных данных была построена модель поверхностной элементарной ячейки с тремя димерами ориентированными в направлении [НО] (рис 1.4(Ь)). В этой модели три димера связаны с полностью заполненным подлежащим слоем атомов мышьяка. Согласно данным работы [17], модель с тремя димерами на элементарную ячейку соответствует максимально возможному количеству избыточного мышьяка - 0.75 монослоя. В работе [19] была недавно предложена структурная модель, объясняющая меньшее количество мышьяка на поверхности. Согласно этой модели элементарная ячейка структуры с(4х4) содержит 3 смешанных димера ва-Аз (см. рис. 1.4(а)). Новая модель подтверждается данными дифракции быстрых электронов (ДБЭ) и расчетами из первых принципов, а также согласуется с полученными изображениями СТМ. Авторы работы [19] утверждают, что на поверхности со структурой с(4х4) существуют одновременно два типа поверхностных ячеек, ячейки а с гетеродимерами (рис. 1.4(а)) и ячейки Р (рис. 1.4(Ь)) с

тремя димерами мышьяка. Эти два типа структуры идентифицированы СТМ [20], данными рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии [21].

И101 т

. Ж Ж ЖЖ лСЛ„ чААЛЛЛЛ, А А ^ А ^ А А А А ¿к А. ¿> А А

Рис. 1 4. Структурные модели поверхности ОаАз((Ю1)-с(4х4) а (а) и р (Ь). Вид: сверху и сбоку. Черными (белыми) кружками отмечены атомы Аб (ва). Из работы [21].

1.2.2. Поверхность СаАа(001), обогащенная галлием

Структура элементарной ячейки поверхности с реконструкцией (4х2)/с(8х2)

Получение поверхности, обогащенной галлием, является существенно более сложным процессом. Это связано с более узким температурным диапазоном, в котором данная реконструкция является энергетически выгодной. Наиболее часто на поверхности обогащенной галлием обнаруживается реконструкция (4х2)/с(2х8). Такую реконструкцию можно получить при отжиге поверхности, зарощенной мышьяком при температуре ~ 550°С (800°К), либо в процессе МПЭ роста при включенном галлиевом потоке. Впервые о наблюдении структуры (4х2)/с(2х8) с помощью ДБЭ в процессе МПЭ сообщалось в 1971 [4]. Первая структурная модель реконструкции (4х2)/с(2х8) была предложена в работе [22]. Это была Р модель (рис. 1.5), согласно которой поверхностная элементарная ячейка состоит из трех димеров ва и одного пропущенного димера йа. Таким образом, четырехкратная периодичность в направлении [110] связана с периодом появления пропущенного димера галлия (каждый четвертый), по аналогии с реконструкцией Р(2х4)

поверхности обогащенной мышьяком, четырехкратная периодичность которой в направлении [110] связана с пропущенным димером мышьяка. Вскоре Р модель была

уточнена данными СТМ исследования, опубликованными в работе [23], авторы которой предложили другую структурную модель - Рг (рис. 1.5). В этой модели на элементраную ячейку приходится два димера галлия в верхнем слое атомов, и один димер в третьем слое, в углублении, возникшем из-за наличия пропущенного димера. Модель Рг считалась правильной до 1993г, когда было обнаружено ее несоответствие изображениям СТМ, полученным с атомарным разрешением [24].

р2(4х2)

Ç(4x2)

а,

Рис. 1.5. Структурные модели Р, р2, и Ç поверхности GaAs(OOl) обогащенной галлием с реконструкцией (4x2). Структура с(8х2) получается повторением представленной ячейки в

направлении [ 110], сдвинутой на ау/2 в направлении [l 10]. Черные (белые) кружки соответствую

атомам Ga(As). Схема из работы Ли [25].

Позднее, на основе расчетов полной энергии системы, были предложены и другие возможные структуры, включая модель смешанных димеров [26]. Настоящий переворот представлений о структуре поверхности (4х2)/с(2х8) произошел в 2000г., когда была предложена модель С, (рис. 1.5) [25]. Согласно модели С,, в верхнем слое также присутствуют троекратно-связанные атомы мышьяка и галлия и димеры галлия. Значительное отличие от предыдущих моделей состоит в том, что верхний слой слабо связан с подлежащим слоем атомов, и в том, что димеры галлия присутствуют и в первом

и во втором слоях. Эта модель имеет ту же стехиометрию, что и (Зг модель, однако оказывается энергетически более выгодной, как видно из диаграммы на рисунке 1.6.

Рис.1.6. Энергетическая диаграмма поверхности СаАз(001). Из работы [25].

Структура элементарной ячейки поверхности с реконструкцией пхб

Еще одним типом структуры поверхности СаАз(001) обогащенной галлием является реконструкция пхб. На рисунке 1.7 представлены структурные модели элементарных ячеек 4x6 и 6x6. Было установлено [8], что реконструкция (6x6) может быть получена путем охлаждения поверхности с(8х2) или в результате отжига поверхности, обогащенной мышьяком, с реконструкцией (2x4) при 770°К в течение около 1 часа. При осаждении на такую поверхность 0.2 монослоя галлия реконструкция меняется на (4x6). При меньших дозах осажденного галлия, на поверхности одновременно обнаруживаются обе реконструкции. Разрешение СТМ изображения [8] позволило подтвердить то, что в реконструкциях (4x6) и (6x6) в качестве структурного элемента присутствуют смешанные димеры Аз-Оа, а также атомы мышьяка, сдвинутые относительно их положений в объеме. Обе реконструкции состоят из похожих структурных элементов. Согласно расчету из первых принципов [27] эти структуры энергетически более предпочтительны, чем реконструкция ¿¡(4x2), хотя и являются менее стабильными.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гордеева, Анастасия Борисовна, 2013 год

Список литературы:

[1] М. Lanoo, P. Friedel. Atomic and electronic structure of surfaces. Theoretical foundations. Springer Series in Surface Science 16 Chapter 5.3//Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1991.

[2] R.M. Martin. Elastic properties of ZnS structure semiconductors//Phys. Rev. Bl, (1970) 4005.

[3] M.D. Pashley. Electron counting model and its application to island structures on molecular-beam epitaxy grown GaAs(OOl) and ZnSe(OOl)// Phys.Rev. B40 (1989) 10481.

[4] A.Y. Cho. GaAs epitaxy by a molecular beam method: Observations of surface structure on the (001) face// J.Appl.Phys. 42 (1971) 2074.

[5] A.Y. Cho. Bonding direction and surface-structure orientation on GaAs (001)//J.Appl.Phys 47(1976)2841.

[6] J. Massies, P. Etienne, F. Dezaly, and N.T. Linh. Stoichiometry effects on surface properties of GaAs {100} grown in situ by MBE//Surf.Sci. 99 (1980) 121.

[7] W. Chen, M. Dumas, D. Mao, and A. Kahn. Work function, electron affinity, and band bending at decapped GaAs(100) surfaces//JVST B10 (1992) 1886.

[8] P. Kocan, A. Ohtake and N. Koguchi. Structural features of Ga-rich GaAs(OOl) surfaces: Scanning tunneling microscopy study//Phys.Rev. B70 (2004) 201303(R).

[9] K. Seino,W.G. Schmidt, A. Ohtake. Ga-rich GaAs(OOl) surface from ab-initio calculations: Atomic structure of the (4x6) and (6x6) reconstructions//Phys.Rev. B73 (2006) 035317.

[10] A. Ohtake. Structures of the As-deficient phase on GaAs (001)-(2x4)//Phys.Rev. B74 (2006)165322.

[11] D.J. Chadi, C. Tanner, J. Ihm. Theoretical study of the atomic and electronic structure of the c-4 x 4 reconstructed GaAs(100) surface// Surf. Sci. 120 (1982) L425.

[12] D.J. Chadi. Atomic structure of GaAs(100)-(2xl) and (2x4) reconstructed surfaces//J. Vac. Sci. Technol. A5 (1987) 834.

[13] V.P. LaBella, H.Yang, D.W.Bullock, P.M. Thibado, P. Kratzer, M. Scheffler. Atomic structure of the GaAs(001)-(2x4) surface resolved using scanning tunneling microscopy and first-principles theory// Phys. Rev. Lett. 83 (1999) 2989.

[14] A.R. Avery, C.M. Goringe, D.M. Holmes, J.L. Sudijono, and T. S. Jones. Mechanism for Disorder on GaAs(OOl)- (2x4) Surfaces// Phys. Rev. Lett. 76 (1996) 3344.

[15] T. Hashizume, Q.-K. Xue, A. Ichimiya, and T. Sakurai. Determination of the surface structures of the GaAs(001)-(2x4) As-rich phase// Phys. Rev. B51 (1995) 4200.

[16] M. Takahasi, Y. Yoneda, N. Yamamoto, and J. Mizuki. Domain boundaries in the GaAs(001)-2x4 surface//Phys. Rev. B68 (2003) 085321.

[17] P.K. Larsen, J.H. Neave, J.F. Van der Veen, P.J. Dobson, B.A. Joyce. GaAs(001)-c(4x4): a chemisorbed structure// Phys. Rev. B27 (1983) 4966.

[18] M. Sauvage-Simkin, R. Pinchaux, J. Masssies, P. Calverie, N. Jedrecy, J. Bonnet, and I.K. Robinson. Fractional stoichiometry of the GaAs(OOl) c(4x4) surface: an in-situ X-ray scattering study//Phys.Rev.Lett 62 (1989) 563.

[19] A. Ohtake, J. Nakamura, S. Tsukamoto, N. Koguchi, A. Natori. New structure model for the GaAs(001 )-c(4x4) surface//Phys.Rev.Lett. 89 (2002) 206102.

[20] A. Ohtake, P. Kocan, J. Nakamura, A. Natori, and N. Koguchi. Kinetics in surface reconstructions in GaAs(OOl) // Phys.Rev.Lett. 92 (2004) 236105.

[21] A. Ohtake and N. Koguchi. Two types of structures for the GaAs(001)-c(4x4) surface //Appl.Phys.Lett 83 (2003) 5193.

[22] D.J. Frankel and C. Yu, J.P. Harbison and H.H. Farrell. High-resolution electron-energy-loss spectroscopy studies of GaAs (100) surfaces//J. Vac. Sci. Technol. B5 (1987) 1113.

[23] D.K. Biegelsen, R.D. Bringans, J.E. Northrup, L.E. Swartz. Surface reconstructions of GaAs(100) observed by scanning tunneling microscopy// Phys. Rev. B41 (1990) 5701.

[24] S.L. Skala, J.S. Hubacek, J.R. Tucker, J.W. Lyding, S.T Chou, and K.-Y. Cheng. Structure of GaAs(100)-c(8x2) determined by scanning tunneling microscopy//Phys. Rev. B48 (1993) 9138.

[25] S.-H. Lee, W. Moritz, M. Scheffler. GaAs(OOl) Surface under conditions of low as pressure: evidence for a novel surface geometry// Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 3890.

[26] W.G. Schmidt and S. Mirbt, F. Bechstedt. Surface phase diagram of (2x4) and (4x2) reconstructions of GaAs(OOl)// Phys. Rev. B62 (2000) 8087.

[27] K. Seino, W. G. Schmidt, A. Ohtake. Ga-rich GaAs(OOl) surface from ab initio calculations: Atomic structure of the (4x6) and (6x6) reconstructions//Phys. Rev. B73 035317 (2006).

[28] A. Ohtake. Structure and composition of Ga-rich (6x6) reconstructions on GaAs(001)//Phys. Rev. B75 (2007) 153302.

[29] Joel A. Appelbaum and D. R. Hamann. Theory of reconstruction induced subsurface strain — application to Si(100)// Surface Science 74 (1978) 21.

[30] J.P. Silveria, F. Briones. In situ odservation of reconstruction related surface stress during molecular beam epitaxy (MBE) growth of III-V compounds// J.Cryst.Growth 201/202 (1999) 113.

[31] D.E. Aspnes. Above-bandgap optical anisotropics in the reflectance spectra of some cubic semiconductors//J.Vac.Sci.Technol. B3 (1985) 1138.

[32] B.JI. Берковиц, Л.Ф. Иванцов, B.A. Киселев, И.В. Макаренко, Т.А. Минашвили, В.И. Сафаров. Поляризационные спектры оптических переходов на чистой поверхности GaAs (110)// Письма ЖЭТФ 41 (1985) 453.

[33] D.E. Aspnes, J.P. Harbison, A.A. Studna, L.T. Florez. Application of reflectance-difference spectroscopy to molecular-beam epitaxy growth of GaAs and AlAs // J.Vac.Sci.Technol. A6 (1988) 1327.

[34] L. Mantese, U. Rossow, D.E. Aspnes. Surface-induced optical anisotropy of oxidized, clean, and hydrogenated vicinal Si(001) surfaces//Appl. Surf. Sci. 107 (1996) 35.

[35] I. Kamiya, D.E. Aspnes, L.T. Florez, and J.P. Harbison. Reflectance-difference spectroscopy of (001) GaAs surfaces in ultrahigh vacuum//Phys.Rev. B46 (1992) 15894.

[36] D.E. Aspnes, and A.A. Studna. Reflectance-difference spectroscopy of (110) GaAs and InP// J.Vac.Sci.Technol. A5 (1987) 546.

[37] D.E. Aspnes. Optical response of microscopically rough surfaces//Phys. Rev. B41 (1990) 10334.

[38] S.M.Scholz, A.B. Muller, W.Richter, D.R.T. Zahn, D.I. Westwood, D.A. Woolf, R.H. Williams. Analysis of molecular-beam epitaxial growth of InAs on GaAs(100) by reflection anisotropy spectroscopy// J.Vac.Sci.Technol. BIO (1992) 1710.

[39] W. L. Mochan and R.G. Barrera. Intrinsic surface-induced optical anisotropics of cubic crystals: local-field effect//Phys. Rev.Lett. 55 (1985) 1192.

[40] N. Arzate, B. S. Mendoza, R.A. Vazquez-Nava. Polarizable dipole models for reflectance anisotropy spectroscopy: a review// J. Phys.: Condens. Matter 16 (2004) S4259.

[41] D.E. Aspnes and A.A. Studna. Shottky-barrier electroreflectance: Application to GaAs//Phys.Rev. B7 (1973) 4605.

[42] B.JI. Берковиц, Ю.А. Гольдберг, T.B. Львова, Е.А. Поссе, Р.В. Хасиева. Влияние приповерхностного электрического поля на анизотропию оптического отражения поверхности (110) арсенида галлия//ФТП 24 (1990) 353.

[43] В.Л. Берковиц, В.Н. Бессолов, Т.В. Львова, Е.Б. Новиков, В.И. Сафаров, Р.В. Хасиева, Б.В. Царенков. Потенциальные барьеры на поверхности п- и p-GaAs(100): кинетика движения поверхностного уровня Ферми при химической обработке//ФТП 25 (1991) 1406.

[44] F.Nye. Physical properties of Solids, Clarendon Press, 1957, 322 pp. (перевод Дж. Най Физические свойства кристаллов: Их описание при помощи матриц и тензоров 2-е изд. Москва Мир 1967г.)

[45] Р. Etchegoin, J. Kircher, М. Cardona, С. Grein, Е. Bustarret. Piezo-optics of GaAs//Phys.Rev. B46 (1992) 15139.

[46] В.Л. Берковиц, A.B. Зиминов, А.Г. Казанский, А.Г. Колосько, С.М. Рамш, Е.И. Теруков, A.B. Фенухин, В.П. Улин, Т.А. Юрре, J.P. Kleider. Влияние структуры молекул фталоцианинов меди на характер их упорядочивания в тонких пленках, спектры фотолюминесценции и поглощения. //ФТТ 49 (2007) 262.

[47] W.G. Schmidt, F. Bechstedt, J. Bernholc. GaAs(0 0 1) surface reconstructions: geometries, chemical bonding and optical properties//Appl. Surf. Sei 190 (2002) 264.

[48] R.P. Vasquez, B.F.Lewis, F.J. Grunthaner. Cleaning chemistry of GaAs(100) and InSb(100) substrates for molecular beam epitaxy// J. Vac. Sei. Technol. B1 (1983) 791.

[49] O.E. Tereshchenko, S.I. Chikichev, A.S. Terekhov. Composition and structure of HC1-sopropanol treated and vacuum annealed GaAs(100) surfaces//J. Vac. Sei. Technol. A17 (1999) 2655.

[50] К. Hingerl, D.E. Aspnes, I. Kamiya, L.T. Florez. Relationship among reflectance-difference spectroscopy, surface photoabsorption, and spectroellipsometry// Appl. Phys. Lett. 63 (1993) 885.

[51] F. Arciprete, C. Goletti, C. Hogan, P. Chiaradia, M. Fanfoni, F. Patella, A. Balzarotti. Surface states at the GaAs(001)2x4 surface// Phys.Rev. B69 (2004) 081308(R)

[52] P. Lautenschlager, M. Garriga, S. Logothetidis, M. Cardona. I nterband critical points of GaAs and their temperature dependence//Phys.Rev B35 (1987) 9174.

S. Gopalan, P. Lautenschlager, M. Cardona. Temperature dependence of the shifts and broadenings of the critical points in GaAs// Phys.Rev B35 (1987) 5577.

[53] F. Ciccacci, S. Selci, G. Chiarotti, P. Chiaradia. Electro-phonon interaction in optical absorption at the Si(l 10)2x1 surface//Phys.Rev.Lett. 56 (1986) 2411.

[54] S. Visbeck, T. Hannappel, M. Zorn, J.-T. Zettler, F. Willig. Temperature dependence and origin of InP(100) reflectance anisotropy down to 20K//Phys. Rev. B63 (2001) 245303.

[55] M.D. Pashley, K.W. Haberern, R.M. Feenstra. Tunneling spectroscopy on compensating surface defecta induced by Si doping of molecular-beam epitaxially grown GaAs(001)//JVST B10 (1192) 1874.

[56] K. Huang, A. Rhys. Theory of light absorption and non-radiative transitions in F-centres//Proc. R. Soc 204 (1950) 406.

[57] A.C. Давыдов. Теория молекулярных экситонов //Наука, Москва 1968г. 296 стр.

[58] A. Cupane, М. Leone, Е. Vitrano, L. Cordone. Low temperature optical absorption spectroscopy: an approach to the study of stereodynamic properties of hemoproteins//Eur.Biophys.J. 23 (1995) 385.

[59] D.E. Aspnes, A.A. Studna. Dielectric functions and optical parameters of Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb from 1.5 to 6.0eV//Phys. Rev. B27 (1983) 985.

[60] Z.A. Ibrahim, A.I. Shkrebtii, M.J.G. Lee, K.Vynck, T.Teatro, W. Richter, T.Trepk, T. Zettler. Temperature dependence of the optical response: Application to bulk GaAs using first-principles molecular dynamics simulations//Phys.Rev. B77 (2008) 125218.

[61]-F.Stietz, J.A. Schaefer, A.Goldmann. Chemisorption of clorine on GaAs(100) surfaces studied by high-resolution electron energy-loss spectroscopy//Surf.Sci. 383 (1997) 123.

[62]-P. Pavone, S. Baroni. Ab initio calculations of phonon dispersions in semiconductors Phys.Rev. B43 (1991) 7231.

[63] B.JI. Берковиц, А.Б. Гордеева, B.M. Лантратов, Т.В. Львова. Оптическая анизотропия поверхностей (100) тройных соединений AlxGal-xAs// ФТТ 42 (2000) 950.

[64] D. Herrendorfer and С. Н. Patterson. Reflectivity and reflectance anisotropy of Si (100): a polarisable bond model//Surf.Sci. 375 (1997) 210.

[65] C.Castillo, R.A. Vazquez-Nava, and B.S. Mendoza. Reflectance anisotropy for porphyrin octaester Langmuir-Schaefer films//Phys.Stat.Sol с 0 (2003) 2971.

[66] B.S. Mendoza and R.A. Vazquez-Nava. Model for reflectance anisotropy of molecular layered systems//Phys.Rev. B72 (2005) 035411.

[67] N. Arzate and B.S. Mendoza. Polarizable bond model for optical spectra of Si(100) reconstructed surfaces//Phys.Rev. B63 (2001) 113303.

[68] P. L. de Boeij, С. M. J. Wijers. Ab initio calculation of the reflectance anisotropy of GaAs(l 10): the role of nonlocal polarizability and local fields//Phys.Lett. A272 (2000) 264.

[69] F.W. de Wette. Electric field gradients in poin-ion and uniform-background lattices//Phys.Rev. 123 (1961) 103.

[70] F.W. de Wette and G.E. Schacher. Internal field in general dipole lattices//Phys.Rev. 137 (1965) A78.

[71] W.L. Mochan and R.G. Barrera. Surface local-field effect//! Phys Coll 5 45 (1984) C5-207.

[72] W.L. Mochan and R.G. Barrera. Local-field effect on the conductivity of adsorbed overlayers//Phys.Rev.Lett 56 (1986) 2221.

[73] C.D. Hogan and C.H. Patterson. Reflectance anisotropy of silicon surfaces: Discrete dipole calculation//Phys. Rev. B57 (1998) 14843.

[74] G.P.Ortiz and W.L. Mochan. Scaling of light scattered from fractal aggregates at resonance//Phys. Rev. B67 (2003) 184204.

[75] A.Bagchi, R.G. Barrera, R.Fuchs. Local-field effect in optical reflectance from adsorbed overlayers//Phys.Rev. B25 (1982) 7086-7096.

[76] I.Gerard, C. Debiemme-Chouvy, J. Vigneron, F. Bellenger, S. Kostelitz, A. Etcheberry. Local oxide growth on the n-GaAs surface studied by small area XPS//Surf. Sci. 433-435 (1999) 131-135.

[77] G.Hollinger, R.Skheyta-Kabbani, and M.Gendry. Oxides on GaAs and InAs surfaces: an x-ray-photoelectron study of reference compounds and thin oxide layers//Phys.Rev. B49 (1994) 11159.

[78] JI. Паулинг. Природа химической связи ГНТИ Химической литературы М.-Л. 1947г. 438 стр.

[79] G. R. Bell, J. G. Belk, С. F. McConville, Т. S. Jones. Species intermixing and phase transitions on the reconstructed 001 surfaces of GaAs and InAs//Phys.Rev. B59 (1999) 2947.

[80] В.Л. Берковиц, А.Б. Гордеева, В.А. Кособукии. Эффекты локального поля в спектрах анизотропного оптического отражения поверхности (001) арсенида галлия// ФТТ 43 (2001)985.

[81] D.E. Aspnes, G.P. Schwartz, G.J.Gualtieri, A.A. Studna, and В. Schwartz. Optical properties of GaAs and it's electrochemically grown anodic oxide from 1.5 to 6.0eV//J.Electrochem.Soc.:Solid state science and Technology 128 (1981) 591-597.

[82] I. Vasiliev, S.Ogut, J.R. Chelikowsky. Ab initio calculations for the polarizabilities of small semiconductor clusters//Phys.Rev.Lett 78 (1997) 4805.

[83] M. Miura, Н. Murata, Y. Shiro, K.Iishi. Ionicity scale and piezoelectricity of crystals with zincblende- and wurtzite-type structure//J.Phys.Chem.Solids 42 (1981) 931.

[84] П. Ю, M. Кардона. Основы физики полупроводников Москва Физматлит 2002 стр.133

[85] D.Ronnow, L.F. Lastras-Martínez, М. Cardona, and P.V. Santos. Determination of the piezo-optical properties of semiconductors above the fundamental gap by means of reflectance difference spectroscopy/ /J.Opt.Soc.Am. A16 (1999) 568.

[86] D. Papadimitriou and W. Richter. Highly sensitive strain detection in silicon by reflectance anisotropy spectroscopy//Phys. Rev. B72 (2005) 075212.

[87] F. Fuchs, W.G. Schmidt, and F. Bechstedt. Understanding the optical anisotropy of oxidized Si(001) surfaces//Phys.Rev. B72 (2005) 075353.

[88] P.Etchegoin, J.Kircher, M.Cardona, С. Grein, and E. Bustarret. Piezo-optics of GaAs// Phys.Rev. B46 (1992) pp.l5139-15149.

[88] L.F. Lastras-Martínez and A. Lastras-Martínez. Reflectance-anisotropy of GaAs(100): Dislocation-induced piezo-optic effects// Phys.Rev. B54 (1996) 10726.

[89] L. F. Lastras-Martínez, M. Chavira-Rodríguez, R. E. Balderas-Navarro, J. M. Flores-Camacho, and A. Lastras-Martínez. Reflectance difference spectroscopy of GaAs (001) under a [110] uniaxial stress//Phys.Rev. B70 (2004) 035306.

[90] R.Del Sole, G. Onida. Surface versus crystal-termination effects in the optical properties of surfaces//Phys.Rev. B60 (1999) 5523.

[91] G. Arlt, P. Quadflieg. Piezoelectricity in III-V compounds with a phenomenological analysis of the piezoelectric effect//Phys. Stat. Sol. 25, (1968) 323.

[92] Ki-Woong Chung, Z. Wang, J.C. Costa, F. Williamson, P.P. Ruden, and M .I.Nathan. Barrier height change in GaAs shottky diodes induced by piezoelectric effect//Appl.Phys.Lett 59 (1991) 1191.

[93] W. Monch. Semiconductor surfaces and interfaces Volume 26 Springer series in surface science 3rd Edition Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1993, 1995, 2001 560 pp.

[94] M. Кардона. Модуляционная спектроскопия Москва Мир 1972г. 416 стр.

[95] T.Holden, F.H. Pollak, J.L. Freeouf, D.McInturf, J.L. Gray, M. Lundstrom, J.M. Woodall. Reflection anisotropy spectroscopy study of the near surface electric field in low-temperature grown GaAs (001)//Appl.Phys.Lett. 70 (1997) 1107.