BCl$_3$在Si(100)-2×表面上的第一性原理解离路径
材料科学
2025-05-14 v1
摘要
硅原子级掺杂的最有前景的掺杂 precursor 之一是BCl。然而，BCl在硅表面吸附和解离的化学通路及其结果动力学，仅部分得到解释。本文利用密度泛函理论（DFT）扩展了BCl的解离反应，包括发生在多个硅二级单元（dimer）上的反应，以及以裸B原子位于表面、取代表面硅或位于亚表面位置为终点的反应。我们进一步模拟了这些BCl解离碎片的扫描隧道显微镜（STM）图像，表明它们通常显示出可供实验识别的distinct特征。最后，我们将BCl的完整解离路径输入动力学蒙特卡洛（KMC）模型，该模型模拟随环境条件（如掺荷时的压力和温度）变化的真实解离路径。我们发现，在低温下BCl占据主导地位，而在高温且硅表面空间充足的情况下，促进BCl碎片和B取代物在表面的形成。本工作为理解Si中B掺杂提供了化学机制，使其在诸如双极纳米电子器件、掺杂基准量子比特以及超导硅等相关量子应用中具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2505.08684,
title = {First-principles dissociation pathways of BCl$_3$ on the Si(100)-2$\times$1 surface},
author = {Quinn T. Campbell and Shashank Misra and Jeffrey A. Ivie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.08684},
year = {2025}
}
备注
21 pages, 6 figures