Механізми зміни провідності поруватого кремнію в атмосфері аміаку – DFT моделювання

Автори Ф.О. Птащенко
Приналежність

Національний університет Одеська морська академія, вул. Дідріхсона, 8, 65029 Одеса, Україна

Е-mail fed.ptas@gmail.com
Випуск Том 12, Рік 2020, Номер 3
Дати Одержано 16 січня 2020; у відредагованій формі 15 червня 2020; опубліковано online 25 червня 2020
Посилання Ф.О. Птащенко, Ж. нано- електрон. фіз. 12 № 3, 03008 (2020)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.12(3).03008
PACS Number(s) 68.43.Bc, 82.65._r
Ключові слова Поруватий кремній (19) , Аміак (8) , Провідність (60) , pb-центри (4) .
Анотація

На основі квантовохімічних розрахунків методом теорії функціоналу густини (DFT) розглянуті чотири можливі механізми впливу парів аміаку на провідність кремнієвих наноструктур, зокрема, поруватого кремнію (PS). Перший механізм передбачає виникнення донорних станів при взаємодії молекул NH3 з pb-центрами (поверхневими атомами Si з обірваними зв’язками). Зміна провідності по другому і третьому механізмам може відбуватися в кремнієвих структурах р-типу. Другий механізм передбачає протонування молекули аміаку з наступною пасивацією підповерхневих домішкових атомів бору іонами NH4+. Третій механізм поєднує перші два. На першому етапі відбувається взаємодія молекул NH3 з пасивованими парами В–pb-центр. Після протонування молекули NH3, домішку бора пасивує вже іон NH4+, а парамагнітний стан pb-центра відновлюється. На другому етапі відбувається утворення донорних станів при взаємодії молекул NH3 вже з парамагнітними pb-центрами. Процеси за четвертим механізмом можуть відбуватися в кремнієвих структурах n-типу. Цей механізм передбачає відновлення донорних властивостей поверхневих атомів фосфору, пасивованих двома атомами водню. Таке відновлення відбувається після протонування молекули NH3, при відриві від атома фосфору протона (іона поверхневого атома водню). Останні три моделі включають в себе процес протонування молекул NH3, в якому важливу роль відіграють молекули води і поверхневі ОН-групи, важлива роль яких зафіксована в більшості експериментальних робіт.

Перелік посилань