Theoretical studies of quasi-one-dimensional surface systems: structures, phase transitions and spectoscopic fingerprints

• Applicant: Professor Dr. Friedhelm Bechstedt
• Subject Area: Theoretical Condensed Matter Physics
• Term: from 2004 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5429334

• Final Report Year: 2008

Final Report Abstract

Die Arbeiten im Rahmen des Projektes haben wesentliche Beiträge zum physikalischen Verständnis, der theoretischen Beschreibung und der numerischen Simulation von quasieindimensionalen Systemen auf Halbleiteroberflächen geleistet. Das Methodenspektrum und die Vorstellungen von der Geometrie solcher Quantendrahtsysteme wurden erheblich erweitert. Wir haben klar gezeigt, daß das ursprüngliche Bild von Ketten von Metallatomen, die einem Peierls-Übergang und damit einem Metall-Halbleiter-Übergang unterliegen, erheblich modiflziert werden muß. Dazu gehören die Komplexität der Drahtstruktur sowie ihrer temperaturinduzierten Änderungen für das In/Si(lll)-System und die gänzlich neue Ansicht, daß die Metallatome des Pt/Ge(001)-Systems gar nicht die Quantendrähte repräsentieren, sondern nur über die Selbstorganisation für die Herausbildung von Ketten aus Eigenatomen der Oberfläche sorgen. Für das Pt/Ge(001)-System wurde ein völlig neues Strukturmodell entwickelt. Die Spinpolarisation mag für die untersuchten Systeme eine größere Bedeutung als für dreidimensionale Kristalle haben. Jedoch haben wir (leider) keine Phänomene finden können, die sich direkt auf einen ID-Charakter der Drähte zurückführen lassen. Die Wechselwirkung der Atome in den Drähten und mit den Atomen des Substrates ist zu stark.

Publications

• A.A. Stekolnikov, F. Bechstedt Shape of free and constrained group-IV crystallites: Influence of surface energies Phys. Rev. B 72, 125326 (2005).
  
  
• A.A. Stekolnikov, F. Bechstedt, M. Wisniewski, J. Schäfer, R. Claessen Atomic nanowires on the Pt/Ge(001) surface: Buried Pt-Ge versus top Pt-Pt chains Phys. Rev. Lett. 100, 196101 (2008).
  
  
• A.A. Stekolnikov, J. Furthmüller, F. Bechstedt Long-range surface Teconstruction: 31(110)16x2 Phys. Rev. Lett. 93, 136104 (2004).
  
  
• A.A. Stekolnikov, J. Furthmüller, F. Bechstedt Pt-indueed nanowires on Ge(OOl): An ah initio study Phys. Rev. B 78, 155434 (2008).
  
  
• A.A. Stekolnikov, K. Seino, F. Bechstedt, S. Wippermann, W.G. Schmidt, A. Calzolari, M. Buongiorzo Nardelli Hexagon versus trimer formation in In nanowires on S i ( l l l ) : Energetics and quantum conductance Phys. Rev. Lett. 98, 026105 (2007).
  
  
• A.A. Stekolnikov, X. Lopez-Lozano, J. Furthmüller, F. Bechstedt Quasi-lD I n / S i ( l l l ) surface structures in "NIC Symposium 2006" ed. by G. Münster, D. Wolf, and M. Kremer (J. V. Neumann Institute for Computing, Jülich 2006), p. 143
  
  
• S. Wippermann, W.G. Schmidt, A. Calczolani, M. Buongiorno Nardelli, A.A. Stekolnikov, K. Seino, F. Bechstedt Quantum conductance of In nanowires on S i ( l l l ) from first principles calculations Surf. Sei. 601, 4045 (2007).
  
  
• X. Lopez-Lozano, A. Krivosheeva, A.A. Stekolnikov, L. Meza-Montes, C. Noguez, J. Furthmüller, F. Bechstedt Reconstmction of quasi-ID I n / S i ( l l l ) systems: charge and spin density waves versus bonding Phys. Rev. B 73, 035430 (2006); Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology, February 6, 2006
  
  
• X. Lopez-Lozano, A.A. Stekolnikov, J. Furthmüller, F. Bechstedt Bandstmcture and electron gas of In chains on S i ( l l l) Surf. Sei. 589, 77 (2005).