Density functional study of the electronic properties of the Si (001)2x1-potassium surface

IBM Research Division, Almaden Research Center, 650 Harry Road, San Jose, California 95120-6099, U.S.A..

Abstract

We have studied the interaction of alkali metals with Si(001)-2xl surface within the density functional formalism using the SCF pseudopotential method. Some experimental data which are subject to misinterpretation, coupled with our lack of knowledge about the exact adsorption structure, have led to some controversy about the nature of the K-Si bonding. We provide a resolution of some of these problems. We show that the active intrinsic surface states play a crucial role in determining the bonding between K and S(00 l)-2x 1. In particular, the overlayer metallization is suppressed even up to saturation coverages for this metal-semiconductor system.

Résumé

Nous avons étudié l'interaction de métaux alcalins avec la surface (001)-2xl du silicium au moyen du formalisme de la fonctionnelle densité et la méthode des pseudopotentiels SCF. Quelques données expérimentales qui sont sujettes à des interpretations erronées, couplées à notre manque de connaissance sur la structure exacte d'adsorption, ont conduit à des controverses au sujet de la nature de la liaison K-Si. Dans ce travail, nous montrons que les états de surface intrinsèque actifs jouuent un rôle crucial dans la détermination de liaison entre K et Si(001)-2xl. En particulier la surcouche de métallisation est supprimée, même jusqu'au recouvrement à saturation de ce système métal-semiconducteur.