Атомные и электронные процессы на поверхности полупроводников и границах раздела металл-полупроводник

• Автор: Куянов, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 290 с. : ил.

1 Адсорбция неметаллов на поверхности кремния

1.1 Введение

1.2 Формирование ПФ 8і(111)(/3 х /3)Д30о-В

1.3 Взаимодействие атомов фосфора на Бі(100)

1.4 Адсорбция и диссоциация молекул триметилфосфина на Зі(111)7х7

1.5 Атомное строение ПФ 8і(100)а-с(4 х 4)-В

1.6 Основные результаты

2 Сегрегация неметаллов вблизи поверхности кремния

2.1 Введение

2.2 Сегрегация бора на Зі(111): кластерный подход

2.3 Сеірегация бора на Бі(111): зонный подход

2.4 Сегрегация бора на Зі(ІОО): кластерный подход
2.5 Сегрегация бора на Зі(ЮО): зонный подход
2.6 Сегрегация фосфора на Зі(ЮО)
2.7 Основные результаты
3 Адсорбция металлов на поверхности кремния
3.1 Введение
3.2 Адсорбционная система А1/3і(111)
3 2.1 Электронная структура ПФ 3і(111)(/3 х х/3)і?30°—А1
3 2 2 Электронная структура ПФ Зі(111)(/7 х /7)Я19 1°—А1

3.2.3 7-фаза АІ-БЦШ)
3.2.4 Процессы в атомной и электронной структуре
при смене ПФ в системе А1/8і(111)
3.3 Поведение неупорядоченного монослоя А1 на 8і(100)2х1
3.4 Адсорбционная система Т1/8і(100)
3.4.1 ПФ а-2х2-Т1
3.4.2 ПФ /?-2х2-Т1
3.4.3 ПФ 7-2х2-Т1
3.4.4 ПФ 2ХІ-Т1 при комнатной и пониженной температурах
3.4.5 Смена ПФ в системе Т1/8і(100) и сопутствующие
процессы в атомной и электронной структуре
3.5 Адсорбционная система Аи/8і(111)
3.5.1 Адсорбция изолированных атомов Аи на 8і(111)
3.5.1.1 Электронная структура и спектры ФЭС
3.5.2 Перемешивание на границе раздела Аи/8і(111)
при монослойном покрытии Аи
3.6 Основные результаты
4 Электронная структура системы металл—кремний
4.1 Введение
4.2 Влияние атомного строения границы раздела
металл—кремний на электронную структуру системы
4.2.1 А1/8і(111)
4.2.2 Аи/8і(111)
4.2.2.1 Тонкая пленка Аи на 81(111)
4.2.2.2 Силицидонодобное соединение АіцБі на 8і(111)
4.3 Влияние примеси на величину барьера Шоттки
4.3 1 Легирование кремния в системе А1/8і(111)

4.3.2 Управление величиной барьера Шоггки
при вторичном легировании кремния в системе Al/n-Si
4.4 Основные результаты
5 Туннельный ток в поверхностных системах
и наноразмерных контактах ’’металл — кремний”
5.1 Введение
5.2 Моделирование спектров СТО ПФ Si(lll)(/3 х /3)А!30°-В
5.3 Влияние взаимодействия игла-образец на данные СТО
5.4 Туннельный ток в наноразмерном контакте Al/Si(lll)
5.5 Основные результаты
6 Атомная структура поверхности ТЮ2(110)
при ненулевых температурах
6.1 Введение
6.2 Тестовые результаты для объемного диоксида титана
и поверхности ТЮ2(1Ю)
6.3 Поведение поверхности ТІО2 (110) при ненулевых температурах
6.4 Атомная релаксация ступени на Ті02(1Ю)
6.5 Разрушение ступени на Ті02(110) при Т = 500 К
6.6 Основные результаты
Основные результаты и выводы
Приложение А. Примеси в объемном кремнии
на нанометровых расстояниях
А.1 Введение
А.2 Электронная структура системы с примесями разного типа
A3 Электронная структура системы с примесями одного типа

ПФ а — с(4 х 4)-В на рис. 1.12(а)). Впоследствии Ченг и Стотт |72] показали, что модели группы Хамерса уступают но энергии их моделям (см. модель модель Ченга и Стотта для а — с(4 х 4)-В на рис. 1.12(6)). Общим во всех упомянутых моделях было расположение атомов бора в позициях замещения атомов кремния первого слоя. Подобное расположение атомов бора противоречит, однако, как выводам экспериментальных исследований [171, 332, 333], так и результатам расчетов автора данной диссертации (представленных в разделе 2.4), подтвержденных данными расчетных работ других авторов [221, 262, 319]. Во всех перечисленных исследованиях показывается, что атомам бора наиболее энергетически выгодно замещать атомы кремния второго слоя.
Фрич с коллегами [118] предложили модель, которая была частично свободна от указанного недостатка: половина атомов бора замещала атомы кремния второго слоя, однако, другая половина располагалась в положении адатомов (см. рис. 1.12(в)). Тем не менее, даже в таком виде модель Фрича была энергетически выгоднее модели Ченга и Стотта на 0.88 эВ на ячейку 4x4 (по нашим тестовым расчетам примерно на 0.6 эВ).
Отметим, что атомы бора в различных моделях имели следующее количество атомов кремния в первой координационной сфере: 3 — в модели группы Хамерса [333], 4 — в модели Ченга и Стотта [72], 5 и 4 — в модели Фрича с коллегами [118]. Видна явная тенденция к понижению энергии системы при увеличении числа атомов кремния в ближайшем окружении бора. Напомним, что связь кремний-бор достаточно сильна, а это должно приводить в примерно одинаковой локальной структуре окружения атома бора независимо от ориентации поверхности кремния. Как мы увидели на примере ПФ 3ї(111)(л/3 х /3)/?30°-В (см. раздел 1.2) в ближайшее окружение атома бора для этой реконструкции входят пять атомов кремния, таким образом, следует ожидать, что и в ПФ а - с(4 х 4), Р - с(4 х 4) и 7 - 4 х 4, должна быть аналогичная локальная атомная структура. Однако, все предложенные авторами [72, 118, 333] атомные модели ПФ бора на Зі(ІОО) не предусматривают подобное расположение атомов бора.
Требования, предъявляемые к возможной модели, выглядят следующим образом: атомы бора должны замещать атомы кремния второю слоя и иметь в первой координационной сфере пять атомов кремния. Учитывая общий вид СТМ-изображений, нами