MoO3/Si界面区钼掺杂非晶氧化硅层形成的第一性原理研究

• 作者: 徐飞 李拥华 赵磊 陈东运 马忠权 高明
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 第一性原理 MoO3/Si界面反应 钼掺杂非晶氧化硅 形成能
• 年，卷（期）: 2019,（10）
• 所属期刊栏目: 原子和分子物理学
• 页码范围: 82-88
• 页数: 7页
• 字数: 3223字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.68.20190067

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过模拟MoO3/Si界面反应,研究了MoOx薄膜沉积中原子、分子的吸附、扩散和成核过程,从原子尺度阐明了缓冲层钼掺杂非晶氧化硅(a-SiOx(Mo))物质的形成和机理.结果表明,在1500 K温度下,MoO3/Si界面区由Mo,O,Si三种原子混合,可形成新的稳定的物相.热蒸发沉积初始时,MoO3中的两个O原子和Si成键更加稳定,同时伴随着电子从Si到O的转移,钝化了硅表面的悬挂键.MoO3中氧空位的形成能小于SiO2中氧空位的形成能,使得O原子容易从MoO3中迁移至Si衬底一侧,从而形成氧化硅层;替位缺陷中,Si替位MoO3中的Mo的形成能远远大于Mo替位SiO2中的Si的形成能,使得Mo容易掺杂进入氧化硅中.因此,在晶硅(100)面上沉积MoO3薄膜时,MoO3中的O原子先与Si成键,形成氧化硅层,随后部分Mo原子替位氧化硅中的Si原子,最终形成含有钼掺杂的非晶氧化硅层.