氧化硅表面的经典力场开发：应用于亲水晶圆键合
材料科学
2008-07-22 v1
摘要
我们开发了一个经典的两体和三体相互作用势，用于模拟与水溶液接触的羟基化、天然氧化的硅表面，该势基于Stillinger-Weber势和最初为模拟SiO2多晶型物而开发的势的组合与扩展。势参数的选择旨在再现通过精确密度泛函理论模拟先前获得的天然氧化硅表面模型的结构、电荷分布、拉伸表面应力以及与单个水分子的相互作用。我们将该势应用于室温下的亲水硅晶圆键合情况，揭示了在约1个单层的水吸附覆盖度下，天然氧化硅和无定形二氧化硅表面的最大室温粘附功分别为97 mJ/m²和90 mJ/m²。这种差异源于天然氧化硅表面与液态水的更强相互作用，导致更高的浸润热（203 mJ/m²对比166 mJ/m²），并且可以用靠近表面的更显著的水结构分层（相对于液体本体，交替出现密度较大和较小的层）来解释。计算得到的力-位移键合曲线可为内聚区模型提供有用的输入，在该模型中，可以同时考虑表面的形貌细节以及吸引力对初始表面分离和润湿性的依赖关系。
引用
@article{arxiv.0807.3215,
title = {Development of a Classical Force Field for the Oxidised Si Surface: Application to Hydrophilic Wafer Bonding},
author = {Daniel J. Cole and Mike C. Payne and Gabor Csanyi and S. Mark Spearing and L. Colombi Ciacchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:0807.3215},
year = {2008}
}