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基于铝在硅微电子器件方面的应用背景和铝硅界面的科学意义，铝硅体系一直是表面物理研究的一个重要内容。在Si(100)表面，铝的低温吸附(基底温度低于350℃)可以引起诸多形式的表面重构，而一直令人费解的是，将基底温度提高到大约500～600℃时，表面会出现一些魔幻般的团簇(magiccluster)，这些团簇或者杂散在样品表面，或者形成某些周期性结构，这取决于样品的温度和铝的沉积量。我们从硅基纳米材料制备的角度出发考虑这样的一个问题，即这样的团簇能否在更高的温度下转化成具有更稳定结构的纳米颗粒。与以往的样品制备方法不同，我们先将铝原子注入到Si(100)样品中，然后在超高真空中高温退火。随后用扫描隧道显微镜(STM)，原子力显微镜(AFM)，扫描电子显微镜(SEM)，X射线衍射(XRD)等实验方法研究了偏析出来的铝在Si(001)表面形成的一些现象，不同退火温度对表面形貌及微观结构的影响，分析了其大概的热力学过程。
实验结果表明，在高温退火后，样品在高温下会重新晶化，局域表面会偏析出一层较薄的Al单晶层，其取向与基底Si(001)的取向一致为Al(001)面.而后随着退火时间的增加Al和Si会充分反应clusters逐渐生成，STM的结果显示，这些clusters尺寸大概在2-3nm.它们在开始阶段时无规则的堆积.而随着退火温度和时间的增加，原子在表面的扩散能力增加，更容易聚集在一起形成较大的团，大小分布在20-40nm之间.此外通过X衍射的分析，我们还发现了退火后样品表面会形成一种亚稳态的Al4Si结构，但这种结构的形成对于退火温度是有要求的，在实验中，900℃以下退火处理的样品就观察不到这种结构.因此我们认为退火温度足够高时(＞900℃)，Al-Siclusters容易聚集一起，在高温的影响下其内部clusters会相互作用形成Al4Si的亚稳态结构。为了达到上述实验的要求，我们还对物理学院原有的一台超高真空扫描隧道显微镜(UHV-STM)系统进行了改进.该系统是首台国内自行设计和搭建的同类仪器，以前没有用来做过关于硅表面的实验研究(硅表面的研究对STM系统的真空度要求是较高的)，因此我们对系统的一些装置进行了维修和改进，对内置的退火设备进行了更换，加入了氨气通入阀等。