Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體表面鈍化和催化性能的理論模擬.pdf

1、在現(xiàn)代集成電路的制造工藝中，器件的性能經(jīng)常受到材料表面特性的影響，因此在器件的制作工藝中會(huì)對材料的表面進(jìn)行一些處理，主要通過吸附外來原子與襯底發(fā)生所用，以便得到優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)以及磁學(xué)等方面的性能。目前，固體的表面吸附受到了很大的關(guān)注。
　　 本文基于密度泛函理論的第一性原理方法計(jì)算了Ⅲ-Ⅴ半導(dǎo)體InAs、GaP和GaAs表面的鈍化和催化性能。主要結(jié)論如下：
　　 1.0.5ML硫分別吸附在In和As截止的InAs(00

2、1)-(2×1)表面，吸附能的計(jì)算表明最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為As截止表面的取代吸附位置。電子能帶分析表明吸附硫后費(fèi)米能級附近的電子態(tài)明顯減少了，具有一定的鈍化效果。為確定缺失的S-S二聚體結(jié)構(gòu)，我們還計(jì)算了InAs(001)-(2×6)S的結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明這種缺失的S-S二聚體正是(2×6)結(jié)構(gòu)，而且硫吸附后的InAs(001)表面形成了電荷積累層，增強(qiáng)了能帶向下彎曲的程度，與實(shí)驗(yàn)吻合得較好。
　　 2.硫族原子(S、Se)吸附在GaP(0

3、01)面的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)均為3B，即硫族原子與第二層的兩個(gè)Ga原子成鍵并取代第三層的一個(gè)P原子，這與GaAs(001)表面的硫鈍化情況類似。電子結(jié)構(gòu)計(jì)算表明，鈍化后穩(wěn)定的表面禁帶中沒有電子態(tài)，相應(yīng)的帶隙也較清潔表面展寬了。
　　 3.InAs(111)面吸附0.25 ML的硫原子后，吸附能計(jì)算表明硫原子吸附在InAs(111)A-(2×2)表面的A1點(diǎn)(第二層In原子的頂位)。另外，吸附硫后表面的電荷積累較清潔表面更多了。0.25ML