Проведено DFT-моделювання з метою встановлення умов, необхідних для протонування молекул аміаку на поверхні кремнію. Моделювання показало, що для того, щоб протонування було енергетично вигідним, необхідно виконання трьох умов: закріплення молекул NH3 хоча б на двох OH-групах, участь одної молекули води та наявність віддаленого атома бору. В цьому випадку енергія протонування (різниця між енергіями модельного кластера в непроторованому і протонованому станах) Eprot = 0,01 еВ. Протонування відбувається за одночасного переходу двох протонів: від поверхневої силанової групи до молекули H2O та від H2O до NH3. Такий перехід веде до утворення позитивно зарядженого іона <$Eroman NH sub 4 sup +> та негативно зарядженого pb-центра. Після цього відбувається перехід електрона від pb-центра до віддаленого атому бору, тобто його пасивація. Саме пасивація акцепторної домішки іонами <$Eroman NH sub 4 sup +> може призводити до зниження концентрації вільних дірок та провідності кремнієвих структур p-типу. Запропонована модель протонування молекул NH3 також може пояснити процеси поверхнево стимульованої лазерній десорбції-іонізації (SALDI). Вільні дірки, утворені під дією лазерного випромінювання, можуть рекомбінувати з електроном, локалізованим на атомі бору, тобто знімати його негативний заряд. Після цього енергія десорбції <$Eroman NH sub 4 sup +> знижується від 3,75 до 1,05 еВ, що є близьким до експериментально одержаних значень енергій лазерної десорбції іонів аміносполук. Моделювання також показало, що відсутність віддаленого атома бору суттєво знижує ефективність протонування. Eprot = -0,50 еВ, оскільки негативний заряд зосереджується не на віддаленому атомі бору, а на pb-центрі, розміщеному поруч з <$Eroman NH sub 4 sup +>. Значне кулонівське притягання між іоном <$Eroman NH sub 4 sup +> та зарядженим pb-центром веде до суттєвого зміщення атома кремнію, що є енергетично невигідним. Закріплення молекул NH3 лише на одній OH-групі та відсутність проміжної молекули води також роблять протонування малоймовірним: значення Eprot в цих випадках становлять -0,37 і -0,08 еВ, відповідно. Це можна пояснити тим, що молекули H2O і OH-групн створюють енергетично вигідні водневі зв'язки з іоном <$Eroman NH sub 4 sup +> та екранують його електричне поле.

  Повний текст PDF - 354.023 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"