金刚石表面氢化的反应分子动力学研究
材料科学
2022-01-25 v1 介观与纳米尺度物理
计算物理
摘要
氢化金刚石被视为电子器件应用中的一种有前景的材料，特别是在场效应晶体管（FETs）中。然而，金刚石氢化的质量尚未确立，也未明确能提供最佳氢覆盖度的具体取向。此外，文献中大多数理论工作使用 100% 氢化的金刚石表面模型来研究电子性质，这远偏离实验观测到的氢覆盖度。本工作中，我们利用全原子反应分子动力学（MD）模拟，对低指数金刚石表面即 (001)、(013)、(110)、(113) 和 (111) 进行了详细研究，以评估不同金刚石表面的氢化质量与氢化阈值及其对电子性质的可能影响。我们的模拟结果表明，由于末端氢原子间的位阻排斥，这些表面上的 100% 表面氢化难以实现。在所有考虑的表面中，(001)、(110) 和 (113) 表面结合了更多氢原子并钝化了表面悬键。我们关于氢稳定性的结果还表明，这些具有最佳氢覆盖度的表面在极端条件下是稳健的，并能在金刚石表面提供均匀的 p 型表面电导，这是高场、高频器件应用的关键要求。
引用
@article{arxiv.2105.12170,
title = {A Reactive Molecular Dynamics Study of Hydrogenation on Diamond Surfaces},
author = {Eliezer F. Oliveira and Mahesh R. Neupane and Chenxi Li and Harikishan Kannan and Xiang Zhang and Anand B. Puthirath and Pankaj B. Shah and A. Glen Birdwell and Tony G. Ivanov and Robert Vajtai and Douglas S. Galvao and Pulickel M. Ajayan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.12170},
year = {2022}
}
备注
24 pages