АТОМНО-МАСШТАБНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АДСОРБЦИИ МОЛЕКУЛ ФТОРФУЛЛЕРЕНОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

摘要

The initial stages of adsorption of molecules of fluorinated fullerenes C_(60)F_(18) on the surfaces of Si(lll)-7 × 7, Si(001)-2 × 1, and Cu(001)-1 × 1 have been studied using scanning tunneling microscopy (STM) and tunneling spectroscopy under ultrahigh vacuum conditions. STM images of individual molecules and the results of ab initio calculations of total energy have shown that polar molecules C_(60)F_(18) interact with the substrate when the F atoms are oriented toward the surface. Fluorofullerene molecules are found to allow the Si surface to be locally modified at the nanometer scale by its local etching. Comparison of experimental and calculated STM images has been shown that during the image collection some F atoms move to the Si surface. The binding energy of fluorine on the surface is almost twice as high as the binding energy with the C_(60) molecule. On the Cu(OOl) surface, the rate of decay of fluorofullerene molecules depends on the initial degree of surface coverage. At first, the C_(60)F_(18) molecules form two-dimensional islands consisting of C_(60) molecules and molecules C_(60)F_n that partially lost the F atoms.%Методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и туннельной спектроскопии в условиях сверхвысокого вакуума исследованы начальные стадии адсорбции молекул фторированных фулле-ренов C_(60)F_(18) на поверхностях Si(lll)-7 × 7, Si(001)-2 × 1 и Cu(001)-1 х 1. СТМ-изображения отдельных молекул и результаты расчетов полной энергии из первых принципов показали, что полярные молекулы C_(60)F_(18) взаимодействуют с подложкой при ориентации атомов фтора в направлении к поверхности. Установлено, что молекулы фторфуллеренов позволяют локально модифицировать поверхность Si в нанометровом масштабе путем ее локального травления. Сопоставление экспериментальных и компьютерных СТМ-изображений показало, что в процессе исследования атомы F переходят на поверхность Si. Энергия связи фтора на поверхности Si почти в два раза выше по сравнению с энергией связи с молекулой С_(60). На поверхности Cu(OOl) скорость процесса распада молекул фторфуллеренов зависит от начальной степени покрытия поверхности. Молекулы С_(60)Р_(18) вначале образуют двумерные островки, состоящие из молекул С_(60) и молекул C_(60)F_n, частично потерявших атомы F.