THE RELATIONSHIP BETWEEN THE METASTABLE AND STABLE PHASES OF Pb/Si (111)

Résumé
Le dépôt de Pb sur la surface Si(111) 7x7 à température ambiante induit une phase métastable bidimensionnelle(2d). A l'aide de la diffusion en surface de rayons X à angle d'incidence rasant, nous montrons que cette phase est une structure 7x7 commensurable, mais que la distribution des intensités des facteurs de structure est très différente de Si(111) 7x7. Une bonne interprétation qualitative de ce réseau de diffusion est que Pb forme un assemblage compact 2d avec 8x8 atomes de Pb par maille 7x7 de Si. Lors d'un recuit de l'échantillon à 200°C, la structure métastable 7x7 se transforme irréversiblement en une phase stable qui est incommensurable avec le substrat de Si. Cette phase incommensurable est aussi un empilement compact, mais le vecteur de réseau Pb|1,0|, au lieu d'être parallèle avec Si |1,0| comme dans la phase 7x7, est tourné 30°.

Abstract
When Pb is deposited on the Si(111) 7x7 surface at room temperature, a metastable two-dimensional (2d) phase results. Using grazing incidence synchrotron surface x-ray diffraction, we show that this phase is a commensurate 7x7 structure, but with a very different structure factor intensity distribution from the Si(111) 7x7. A good qualitative interpretation of the diffraction pattern is that Pb forms a 2d close-packed structure, with 8x8 Pb atoms per 7x7 Si unit cell. Upon annealing at 200°C, the metastable 7x7 phase transforms irreversibly into a stable phase that is incommensurate with the Si substrate. This incommensurate phase is also a 2d close-packed structure, but the Pb|1,0| lattice vector, instead of being parallel with Si |1,0| as in the 7x7 phase, is rotated 30°.