Silicon (Si) donors in GaAs have been the topic of extensive studies since Si is the most common and well understood $n$-type dopant in III-V semiconductor devices and substrates. The indirect band gap of AlAs compared to the direct one of GaAs leads to interesting effects when introducing Si dopants. Here we present a study of cross-sectional scanning tunneling microscopy and density functional theory (DFT) calculations to study Si donors in AlAs at the atomic scale. Based on their crystal symmetry and contrast strengths, we identify Si donors up to four layers below the (110) surface of AlAs. Interestingly, their short-range local density of states (LDOS) is very similar to Si atoms in the (110) surface of GaAs. Additionally, we show high-resolution images of Si donors in all these layers. For empty state imaging, the experimental and simulated STM images based on DFT show excellent agreement for Si donors up to two layers below the surface.

中文翻译：

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通过横截面扫描隧道显微镜和密度泛函理论对 Si 掺杂的 AlAs 进行原子尺度研究

GaAs 中的硅 (Si) 施主一直是广泛研究的主题，因为 Si 是最常见和最容易理解的 $n$III-V 族半导体器件和衬底中的 - 型掺杂剂。当引入 Si 掺杂剂时，AlAs 的间接带隙与 GaAs 的直接带隙相比会产生有趣的效果。在这里，我们介绍了横截面扫描隧道显微镜和密度泛函理论 (DFT) 计算的研究，以在原子尺度上研究 AlAs 中的 Si 供体。基于它们的晶体对称性和对比强度，我们在 AlAs 的 (110) 表面下方最多可识别四层的 Si 施主。有趣的是，它们的短程局部态密度 (LDOS) 与 GaAs (110) 表面中的 Si 原子非常相似。此外，我们还展示了所有这些层中 Si 施主的高分辨率图像。对于空态成像，基于 DFT 的实验和模拟 STM 图像显示出表面以下两层 Si 供体的极好一致性。