Al原子在Si表面扩散动力学的第一性原理研究

摘要：

为了更好地在Si衬底上外延生长GaN薄膜,需要先生长缓冲层(如AlN),其中能否对起始的金属Al层实现可控生长,将决定最终外延层的材料质量.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,理论上模拟计算了金属Al原子分别在清洁的、H原子和Cl原子钝化的Si(100)及Si(111)表面的吸附及扩散动力学行为.研究结果显示,在清洁的Si(100)表面上,Al原子易于吸附在沟槽中Tr位点,沿沟槽呈曲折状扩散;在H钝化、Cl钝化的Si(100)表面上,Al原子易于吸附在二聚体列顶部的H位置,在二聚体列顶部沿直线扩散.在不同方式处理的Si(111)表面,Al原子的最稳定吸附位置相同,均易吸附于第二层Si原子的Top位(T4位点),扩散路径类似,均沿T4到H3(空心位点)的路径扩散.无论是Si(100)还是Si(111)表面,H钝化、Cl钝化处理Si表面均有效降低Al原子的扩散能垒,使Al原子更容易在二维表面上扩散,并通过吸附能的比较以及差分电荷密度图分析,讨论了不同Si表面状态对金属Al原子吸附和扩散行为调制的物理机制.

关键词：Si表面、Al、密度泛函理论、吸附、扩散

所属期刊栏目：68

资助基金：国家重点研发计划 2016YFB0400102 资助的课题

在线出版日期：2019-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：268-276