Квантово-механические расчеты адсорбционных комплексов на поверхности кремния и оксида алюминия в приближении кристаллических орбиталей

• Автор: Пушкарчук, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1989
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

1. АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ СОВРЕМЕННЫХ КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ МОНОГОАТОМНЫХ СИСТЕМ И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ ДЕЯ ОПИСАНИЯ ДЕФЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ЕВЕРда ТЕЯ
1.1. Применение метода самосогласованного поля ХартриФока и его полуэмпирических вариантов для изучения электронной структуры твердых тел

1.1.1. Метод Хартри-Фока

1.1.2. Приближение МО ЛКАО для молекул и кластеров

1.1.3. Информация, получаемая из расчетов по методу МО ЛКАО

1.1.4. Расширенный метод Хюккеля

1.1.5. Физические соображения, лежащие в основе РЖ, и границы применимости метода

1.2. Уравнение Хартри-Фока для периодических систем

1.3. Метод кристаллических орбиталей

1.4. Применение РМХ для расчетов в приближении КО ЛКАО

1.5. Адсорбция атомарного водорода на поверхности (100)

Эксперимент и квантовомеханические расчеты
1.5.1. Теоретическое изучение моногидридной фазы адсорбции
1.5.2. Теоретическое изучение дигидридной фазы адсорбции
1.6. Изучение электронной структуры оксида алюминия
1.7. Выводы
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ МЕТОДОМ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОРБИТАЛЕЙ. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ НА ЭВМ И СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

2.1. Общая характеристика программного комплекса, используемого для проведения вычислений
2.2. Вычислительные особенности расчета регулярных структур в приближении РМХ КО
2.3. Программная реализация РЖ КО
2.3.1. Программа $L А В
2.3.2. Программа SLAb/ET .
2.3.3. Программа $LAb/C
2.4. Разработка сервисных программ для обработки результатов зонных расчетов с использованием средств компьютерной графики
2.4.1. Программная реализация графического представления зонной структуры. Программы CONSTи
CD MAL
2.4.2. Вычислительные особенности расчета и графического представления плотности состояний по результатам зонных расчетов
2.4.3. Программная реализация расчета и графического представления ППС. Программа 60й
2.4.4. Программная реализация графического представления распределения заряда по атомам КЭЯ. Программа CHAR ЭЕ
2.5. Выводы
3. ЗОННЫЕ РАСЧЕТЫ АТОМАРНО-ЧИСТОЙ И СОДЕРЖАЩЕЙ АДСОРБИРОВАННЫЕ
АТОМЫ ВОДОРОДА ГРАНИ (ТОО) КРЕМНИЯ
3.1. Атомарно-чистая поверхность (ТОО) кремния
3.1.1. Выбор квазимолекулярной элементарной ячейки трансляции и параметров расчетной схемы
3.1.2. Структура энергетических зон грани (ТОО) кремния
3.1.3. Расчет полной плотности состояний грани (100) кремния

3.1.4. Распределение электронной плотности в поверхностных слоях грани (100) кремния
3.2. Поверхность (100) кремния при адсорбции атомарного водорода
3.2.1. Выбор квазимолекулярной элементарной ячейки трансляции для моногидридной фазы адсорбции
3.2.2. Расчет зонной структуры для моногидридной
фазы адсорбции
3.2.3. Выбор квазимолекулярной элементарной ячейки трансляции для дигидридной фазы адсорбции
3.2.4. Расчет зонной структуры для дигидридной фазы адсорбции
3.2.5. Расчет полной плотности состояний для дигидридной фазы адсорбции
3.3. Моделирование зарядового состояния поверхностных
атомов на различных стадиях технологической обработки кремния
3.4. Выводы
4. ИЗУЧЕНИЕ АТОМАРНО-ЧИСТОЙ И СОДЕРЖАЩЕЙ АДСОРБИРОВАННЫЕ М0-ЛЕКУЛЯ Н20 ГРАНИ (0001) оС -А1203
4.1. Атомарно-чистая поверхность (0001) оС -AI20g
4.1.1. Выбор параметров расчетной схемы и квазимолекулярной элементарной ячейки трансляции
4.1.2. Электронная структура oL -’AlgOg для КЭЯ 60/4AI/60
4.1.3. Электронная структура поверхности (0001)
оС - А1203
4.2. Поверхность (0001) оС -AlgOg, содержащая адсорбированные молекулы воды
4.2,1. Поверхность оС -А1203 при диссоциативной
адсорбции Н20 с разной степенью покрытия

пературе ~ 520 К. В случае понижешя температуры и цри продолжении выдержки.в атмосфере водорода на поверхности (100) $1 формируется новая адсорбвдонная фаза, что выражается-в изменениях особенностей фотоэлектронных спектров изучаемой системы и перестройке поверхностной суперстроуктуры типа (2x1)-»- (1x1). Исходя именно из этих наблюдений, авторы работы /36/ ввели представление о дигид-ридной фазе адсорбции, стабильной при низких температурах. Предполагалось, что в процессе формирования данной фазы, атомарный водород разрывает связи поверхностных димеров с образованием двух свободных связей на каждом поверхностном атоме кремния, как в случае идеальной грани (100). Свободные связи, в свою очередь, насыщаются атомами водорода с образованием поверхностных комплексов типа $1 2Н. Необходимо отметить, что данная интерпретация фотоэлектронных спектров не сопровождалась какими-либо теоретическими расчетами.
С тех пор дигидридная фаза активно исследовалась с помощью различных экспериментальных методик. Представляется обоснованным выделить следующие основные группы исследователей, которые изучали колебательные спектры дигидридной фазы методами ИК-спектроско-пии /47,48/ и СХПЭЭ /39,41-46/. В данных работах для дигидридной фазы были обнаружены следующие типы колебаний: маятниковые цри 60 мэВ (485 см“-1-), веерные при 80,5 мэВ (650 см“1), валентные цри 262 мэВ (2120 см“1) и ножничные цри 113,5 мэВ (915 см“-1-). На основании анализа экспериментальных результатов предлагается модель адсорбционного комплекса, аналогичная модели, разработанной авторами работы /36/, в основе которой лежит представление о двух атомах водорода, насыщающих тетраэдрические оборванные связи поверхностного атома кремния.
В работе /40/ проводились исследования с использованием методики УФЭС, причем одновременно с экспериментальными исследованиями