H-Si表面結(jié)構(gòu)及其吸附特性的密度泛函理論研究.pdf

1、硅是現(xiàn)今社會(huì)研究得非常廣泛的一種半導(dǎo)體材料。近些年來對(duì)H/Si體系的研究越來越熱，主要是因?yàn)镠/Si體系材料(如：氫化不定形硅和氫化多孔硅等等)不僅在二極管、太陽能電池和探測器等電子設(shè)備中得到了越來越廣泛的運(yùn)用。而且還被廣泛用于信息、能源、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域，它已經(jīng)成為新世紀(jì)具有戰(zhàn)略性意義的新材料。所以，H/Si體系材料自然而然地成為當(dāng)今人們研究的熱點(diǎn)。由于實(shí)驗(yàn)條件限制暫時(shí)無法通過實(shí)驗(yàn)方法獲得精確的H/Si表面微觀結(jié)構(gòu)。理論計(jì)算已成功地用

2、于研究固體表面原子、電子結(jié)構(gòu)，而且已經(jīng)成為了研究H/Si表面材料的一種重要的研究方法。通過計(jì)算機(jī)對(duì)該材料進(jìn)行理論模擬和計(jì)算，可以從分子水平上得到該材料的微觀信息，不僅可為實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供理論支持而且可為H/Si表面新材料的開發(fā)和利用提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。 本論文采用基于密度泛函理論的廣義梯度近似(GGA)平面波超軟贗勢法，建立了H/Si表面模型和氧氣在H/Si表面的吸附模型，計(jì)算研究了氫終端的硅表面的幾何結(jié)構(gòu)和電子特性以及氧氣在H

3、/Si表面的吸附過程。主要內(nèi)容和結(jié)論如下： 1、對(duì)新鮮多孔硅(001)表面的幾何結(jié)構(gòu)和電子特性進(jìn)行理論研究。計(jì)算得到氫化多孔硅(001)表面幾何結(jié)構(gòu)Si-H鍵長為0.148nm、H-Si-H鍵角為106°。再通過原子布居數(shù)、電子密度圖分析得到了氫化多孔硅表面原子的電子特性。 2、對(duì)Si(001)-(2×2×1)：H表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行弛豫計(jì)算并對(duì)該表面進(jìn)行電子結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果表明弛豫作用使得電子從第一層硅原子轉(zhuǎn)移到了第二層硅原子上