S吸附對SiC表面重構影響的第一性原理研究.pdf

1、SiC表面重構的發(fā)生會引起表面態(tài)密度增加，這使得SiC材料表面的電學、光學等特性不同于體內的原子，極大地影響了SiC功率器件的性能。因此本課題基于Valence-Mending概念對4H/6H/3C-SiC重構表面進行了S吸附計算，希望得到解開SiC重構表面的理論模型與方法，從而為實驗驗證提供更好的理論依據(jù)，最終達到改善器件穩(wěn)定性的目的。本課題主要采用第一性原理計算，從吸附能、鍵長、鍵角的恢復能力、態(tài)密度、成鍵布居以及電荷布居分析等方面

2、，對4H/6H/3C-SiC重構表面分別進行了S原子的吸附分析，并對Si材料（2x1）重構表面分別進行了H、C、O、S、Se五種原子的吸附比較，進而分析表面重構結構由于外來原子的引入而向體結構恢復的程度，探索S吸附對器件特性的改善情況。主要結論如下：
　　1.吸附S原子后重構體系的表面能都會不同程度的降低，結構趨于穩(wěn)定，表面態(tài)數(shù)量下降，s原子與重構鍵發(fā)生作用，重構結構有向體結構恢復的趨勢，這與本課題小組在實驗方面的結果相吻合。

3、r>　　2.對不同初始吸附位和不同覆蓋率下的SiC不同重構表面進行S原子的吸附對比，結果發(fā)現(xiàn)，4H/6H-SiC表面兩種重構結構的最佳初始吸附位是TOP位，（√3×√3）R30°（以下簡稱√3）重構和（3x3）重構的最佳吸附率分別是1/2ML和1/3ML。3C-SiC表面（3x2）重構的最佳初始吸附位是H3位，最佳吸附率是1/6ML；（2x1）重構的最佳初始吸附位是B位，最佳吸附率是1/2ML。
　　3.吸附的S原子解開表面重構鍵

4、的能力對不同重構結構是不一樣的。其中4H-SiC重構表面的鍵長、鍵角恢復程度比6H-SiC稍大；相比于（3x3）重構，√3力重構的鍵角恢復更明顯，吸附能更低，結構更穩(wěn)定，S原子對√3）重構結構的恢復影響更大。而3C-SiC表面重構鍵的恢復較之4H/6H-SiC更明顯；相比于（3x2）重構，（2x1）重構的吸附能更低，結構更穩(wěn)定，鍵長、鍵角的恢復程度稍高，S吸附對（2x1）重構面的解重構貢獻要大些。
　　4.吸附S原子后，4H/6H

5、/3C-SiC表面重構結構均有向體結構恢復的趨勢，但恢復能力不同。其中4H-SiC表面重構結構的恢復程度比6H-SiC稍大，而3C-SiC的重構表面受S原子的影響最大，重構結構恢復最為理想，同時立方結構體系的表面吸附能相對較小，表面穩(wěn)定性更強。
　　5.對Si表面（2x1）重構結構分別進行了H、C、O、S、Se五種原子的吸附比較，發(fā)現(xiàn)吸附原子均有向最穩(wěn)定的吸附位置B位移動的趨勢，表面非對稱的硅硅二聚物由于外來原子的引入變成了對稱結