氟化 Si(100) 表面精确掺入 P 路径计算

将磷原子精确掺入硅表面对于制造以单个掺杂原子为活动区域的纳米电子器件至关重要。最精确的方法是采用扫描隧道显微镜(STM)光刻，可实现原子级精度。然而，当磷掺入表面时，由于 P 以等概率取代两个相邻 Si 原子中的一个，准确性会下降。本文在具有不对称 Cl 空位配置的氟化 Si(100) 表面上理论研究了 P-Si 交换机制。采用密度泛函理论计算估算了在 Si(100)-2$\times$1-Cl 表面上三个 Cl 空位处，P 原子与相邻 Si 原子之间的活化能和交换速率。计算 various P-Si 交换路径揭示，由于 Cl 空位的不对称配置，磷的取代一个 Si 原子比其他 Si 原子更有可能。基于对 P-Si 交换机制的理论研究和前期实验结果，我们提出了一种无不确定性地将磷掺入硅表面的方案。