ИСТИНА

Экспериментально, с помощью сверхвысоковакуумного низкотемпературного СТМ/СТС изучено формирование квантовых систем атомных масштабов, с различной пространственной размерностью («0»-, «1-» и «2-мерные»), образующихся вследствие адсорбции на поверхность Ge(111)2x1 единичных атомов Co и их ограниченной миграции вдоль направления pi-связанных атомных рядов [01-1]. В ходе исследований было установлено, что в результате атомарного напыления кобальта на поверхность Ge(111)2x1 образуются структуры, которые можно условно разделить на 3 группы: (1) единичные атомы Со (0-мерные структуры, содержащие один атом Со); (2) квантовые нити (1-мерные – структуры, содержащие последовательную цепочку атомов Со локализованных в пределах одного pi-вязанного ряда); (3) двумерные островки поверхностной реконструкции, состоящей из Со/Ge «смешанного слоя» (2-мерные структуры). Несмотря на низкую температуру поверхности Ge(111) (T <80 К) в ходе напыления атомов Со, было показано, что значительная часть атомов Со (>80%) уходит на формирование 2D Co/Ge «смешанного слоя». Оставшиеся атомы Co проявляются в виде изолированных атомов Со, Со – кластеров или 1D – квантовых нитей. Основываясь на теоретической модели, построенной на базе теории функционала плотности, было показано, что адсорбируемый атом Со не остается на поверхности Ge(111)2х1, а проникает в его подповерхностные слои и занимает там квазистационарное положение внутри большого 7 – атомного кольца Ge между 3-им и 4-ым атомными слоями, строго под верхним pi-связанным атомным рядом. Экспериментально было показано, что имплантированные атомы Со сохраняют подповерхностную подвижность даже при низких температурах порядка 80 К и могут мигрировать исключительно вдоль направления pi-связанных атомных рядов [01-1] как самостоятельно, так и вынужденно, при помощи «внешнего воздействия». Интригующей особенностью данного исследования состоит в том, что впервые продемонстрирована возможность контролируемой подповерхностной манипуляции единичным атомам Со имплантированным в подповерхностные слои Ge(111) при помощи воздействия СТМ острия на область поверхности под которой залегает атом Со. Подобная манипуляция может приводить как к контролируемому изменению положения имплантированного атома Со в атомной решетке Ge(111), без изменения электронных свойств системы в целом, так и к контролируемому изменению химических связей атома Со с окружающими атомами Ge, что приводит к кардинальному изменению электронных свойств системы Co/Ge(111)2x1. При этом оба типа подповерхностной манипуляции являются «неразрушающими» и полностью обратимы, т.е. система после многократных манипуляций может быть всегда возвращена в исходное состояние. Два типа подповерхностной манипуляции, обнаруженные экспериментально, полностью вписываются в предложенную теоретически модель описывающей процесс имплантации атома Со в подповерхностные слои Ge(111)2x1 и полностью ее подтверждают.