Investigation of (100) In₄Se₃ crystal surface nanorelief

Abstract

The crystallography and topography of the (100) cleavage surfaces of layered semiconductor In₄Se₃ crystal have been studied by low energy electron diffraction (LEED), scanning tunnelling and atomic-force microscopy (STM, AFM) in ultrahigh vacuum (UHV). The structure of surface LEED patterns, shape and dimensions of subsequent STM- and AFMprofiles agree well with the lattice parameters derived from the bulk crystal structure obtained by X-ray diffraction. The local density of states and band gap for (100) In₄Se₃ have been obtained by scanning tunnelling spectroscopy and point to the same integral gap value as for bulk crystal. The STM/STS results evidence the stability of interlayer cleavage surface and confirm that anisotropic striated low conductive cleavage surfaces might be suitable as matrices/templates in formation of surface nanowires or nanostructures.

Кристалографію та топографію поверхонь (100) сколювання кристалів шаруватих напівпровідників In₄Se₃ досліджено методами дифракції повільних електронів (ДПЕ), скануючої тунельної та атомно-силової мікроскопій (СТМ, АСМ) у надвисокому вакуумі. Структура рефлексів ДПЕ, форма і характерні розміри в одержаних СТМ- та АСМ-профілях поверхонь сколювання відповідають структурі і параметрам гратки, одержаним для кристалів In₄Se₃ орторомбічної структури методом ренгенівської дифракції. Локальна густина електронних станів і ширина забороненої зони для поверхонь сколювання (100) In₄Se₃, що отримані методом скануючої тунельної спектроскопії (вказують на їі інтегральну величину, таку ж як для об'ємних кристалів. Результати ДПЕ, СТМ/АСМ вказують на стабільність міжшарових поверхонь сколювання та перспективність використання слабкопровідних борознистих анізотропних сколів як матриць/шаблонів для формування поверхневих нанодротів та наноструктур.

Кристаллография и топография поверхностей (100) скалывания кристаллов слоистых полупроводников In₄Se₃ исследованы методами дифракции медленных электронов (ДМЭ), сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопий (СТМ, АСМ) в сверхвысоком вакууме. Структура рефлексов ДМЭ, форма и характерные размеры в полученных СТМ- и АСМ-профилях поверхностей скалывания хорошо согласуются со структурой и параметрами решетки, полученными для кристаллов In₄Se₃ орторомбической структуры методом рентгеновской дифракции. Локальная плотность электронных состояний и ширина запрещенной зоны для поверхностей скалывания (100) In₄Se₃, полученная методом сканирующей туннельной спектроскопии, указывают на ее интегральное значение, такое же как для объемных кристаллов. Результаты ДМЭ, СТМ/АСМ указывают на стабильность междуслоевых поверхностей скалывания и перспективность использования слабо проводящих бороздчатых анизотропных сколов в качестве матриц/шаблонов для формирования поверхностных нанопроволок или наноструктур.