Experimental and theoretical evidence for a hydrogen stabilized c 2x2 reconstruction of the P rich InP 001 surface

The formation of hydrogen bonds was investigated on the P rich InP 001 surface employing attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy, low energy electron diffraction, and total energy density functional theory calculations. Strong evidence was found for a c 2 2 2P 3H reconstruction with a higher hydrogen coverage than is characteristic for the metal organic chemical vapor deposition prepared hydrogen stabilized 2 2 2D 2H surface. The new surface reconstruction was formed upon exposure to atomic hydrogen. Complete transformation of all the metastable atomic configurations to form the new surface reconstruction was not achieved, since prior to this the surface began to deteriorate. The latter effect was monitored as the formation of In H bonds. Two observations, i.e., nearly complete screening of the infrared peaks for excitation with p polarized light and a pronounced redshift of P H peaks with increasing hydrogen coverage were attributed to dipole dipole interaction between the vibrating adsorbate

Wasserstoffbindungen auf rekonstruierten InP 100 Oberflächen

In dieser Arbeit wurde die Adsorption von Wasserstoff auf Indiumphosphid 100 Oberflächen mittels Fourier Transform Infrarot FTIR Spektroskopie im Ultrahochvakuum UHV untersucht. Die Präparation der Oberflächen wurde mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung MOCVD durchgeführt. Die dazu verwendeten metallorganischen Verbindungen waren Tertiärbutylphosphin und Trimethylindium. Während der Präparation wurde die Bildung der Oberflächenrekonstruktionen mittels Reflexions Anisotropie Spektroskopie RAS überwacht. Nach dem UHV Transfer der Proben aus dem MOCVD Reaktor in die UHV Analysekammern wurden die MOCVD präparierten sowie nachher auch die adsorbatbedeckten Oberflächen mit Hilfe üblicher Methoden der Oberflächenphysik wie UPS, XPS und LEED untersucht. Die Methode der internen Vielfachreflexions FTIRSpektroskopie wurde verwandt, um die Schwingungen der adsorbierten H Atome zu detektieren. Die gemessenen Schwingungsabsorptionsbanden der MOCVD präparierten phosphorreich geordneten Oberfläche konnten die über DFT Rechnungen von Schmidt et al. postulierten zwei P H Bindungen der zugehörige Oberflächeneinheitszelle 2x2 2D 2H bestätigen. Dazu wurde die Oberfläche einem Angebot von Deuterium ausgesetzt und polarisationsabhängige Messungen für verschiedene Kristallorientierungen durchgeführt. Hochaufgelöste Infrarotspektren ergaben die erwartete Aufspaltung der P H Schwingungsbande zu 0,6 cm 1. Während eine dissoziative Adsorption von molekularem Wasserstoff nicht festgestellt werden konnte, reagierte atomarer Wasserstoff H mit den MOCVD präaparierten Oberflächen und führte zu einer Vielzahl von Schwingungsbanden in den FTIR Spektren, wobei bei einem Überangebot von atomarem H eine Metallisierung der Oberfläche einsetzte. Die gemessenen FTIR Spektren der P H Bindungen nach moderatem Angebot von atomarem H motivierten eine neue Suche nach weiteren Oberflächenrekonstruktionen. Entsprechende DFT Rechnungen von Hahn und Schmidt ergaben daraufhin neue thermodynamisch stabile Rekonstruktionen. Die gemessenen FTIR Spektren wurden analysiert unter Anwendung des makroskopischen 3 Lagen Models und der mikroskopischen Theorie der Dipol Dipol Wechselwirkung zwischen den adsorbierten H Atomen, wobei letztere Intensitätsabschwächungen und spektrale Frequenzverschiebungen erklären kann. Die Spektren lassen neben den neu berechneten das Auftreten von weiteren Rekonstruktionen vermuten. Die Experimente dieser Arbeit zeigen auch, dass bei der MOCVD Präparation der P reich geordneten Oberfläche kein signifikantes Angebot von atomarem Wasserstoff im MOCVD Reaktor vorliegt

P H bonds in the surface unit cell of P rich ordered InP 001 grown by metalorganic chemical vapor deposition

The Fourier transform infrared spectrum of the MOCVD grown smetalorganic chemical vapor depositiond P rich ordered InP 001 surface was measured in ultrahigh vacuum applying attenuated total reflection. The surface was measured without carrying out any post transfer surface preparation. The low energy electron defraction pattern showed the well known 2x1 structure with streaks in the [ 110] direction. After exposure to activated deuterium, the different infrared spectrum revealed a pronounced peak at 2308 cm 1, which was ascribed to P H bonds. Polarization dependent spectra showed the dipole moments of the P H bonds oriented only in f001g and [ 110] directions. A weak 0.8 cm 1 splitting was measured between the symmetric and antisymmetric modes of two neighboring P H bonds. These observations provide direct proof for two oriented P H bonds as in the surface unit cell proposed by Hahn and Schmidt [Surf. Rev. Lett. 10, 163 2003 ]. Additional much smaller peaks with different polarization behavior varied greatly for different samples and were ascribed to defects or impurities