III-V/Si外延前不可避免的硅表面钝化对润湿性质的强烈影响

本文定量评估了 III-V/Si 异质外延前不可避免的硅表面钝化对初始硅衬底表面能的影响，并探讨了其对润湿性质描述的后果。使用密度泛函理论确定了 P 钝化和 Ga 钝化硅表面的绝对表面能及其对化学势的依赖关系。特别地，我们表明，尽管裸硅表面通常被认为具有约 90 meV/$\r{A}^2$ 的表面能，但 Ga 或 P 原子的表面钝化导致表面强烈稳定化，表面能处于 [50-75 meV/$\r{A}^2$] 范围内。对润湿性质的纯从头计算分析表明，只有当初始钝化硅表面能至少去稳定化 15 meV/$\r{A}^2$，或者 III-V (001) 表面能被同等程度稳定化时，完全润湿状态才可能实现。