First-principles theoretical study on formation dynamics, defect structures, and electronic structures of interface stacking faults during epitaxial growth

外延生长过程中界面层错形成动力学、缺陷结构和电子结构的第一性原理理论研究

基本信息

  • 批准号:
    13640319
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We clarified the formation dynamics, defect structures, and electronic structures of stacking-fault tetrahedron (SFT) and plane (SFP) during the semiconductor epitaxial growth, by using the first-principles calculations and the molecular dynamics1.SFT during homo-epitaxy;We investigated the SFT generation on Cl-adsorbed Si(111) surfaces and clarified that (1) the dome-like structure is generated on Cl atoms and becomes the core apex of the SFT, (2) the SFT ridges stabilize by producing Si-Si dimer structures, (3) all the apexes, ridges and surfaces of the SFT work as quantum-well potentials for electrons and holes, and (4) the SFT thermally annihilates due to the diffusion of dislocations.2.SFT during hetero-epitaxy;We studied the ZnSe growth on the GaAs surfaces and clarified that (1) the complex made of anti-site anions and vacancies originating from the interface heterovalent bonds promotes the formation of the SFT core-apex structure, and (2) the SFT density increases when the As coverage or the Se supply increases. These results explain a lots of experiments.3.SFP at interfaces;We studied the metal/semiconductor interfaces and clarified that (1) when the electronegativity of metal is large as in the case of Au/Si interface, the inter-diffusion of Au and Si, easily occurs at the interface, (2) when the electronegativity of metal is small as in the case of Al/AlN, the metal layers have the similar structure to the substrate and induce the surface-polarity conversion, and (3) at the lattice-mismatched interfaces such as InAs/GaAs, the intermixing of cation atoms occurs and the cation dimers appear on the surface, which become the core structures of dislocations.
我们通过使用第一原理计算和分子动力学1.sft阐明了在半导体外观生长期间堆叠型型四面体(SFT)和平面(SFT)和平面(SFP)的形成动力学,缺陷结构和电子结构。研究了Cl-Adsorbed Si(111)表面上的SFT生成,并澄清了(1)圆顶状结构是在Cl原子上产生的,并成为SFT的核心顶点,(2)SFT脊通过产生Si-Si稳定下来二聚体结构,(3)SFT的所有顶点,脊和表面作为电子和孔的量子孔电势,以及(4)由于位错的扩散而导致SFT热歼灭。2.SFT在异源性pepitaxy期间;我们研究了GAAS表面上的ZNSE生长,并澄清了(1)源自界面异质键的反位点阴离子和空缺的复合物促进了SFT Core-Apex结构的形成,(2)SFT密度增加当AS覆盖范围或SE供应增加时。这些结果解释了许多实验。3.SFP在接口处;我们研究了金属/半导体界面,并澄清了(1)当金属的电负性很大时,如Au/Si界面而言,AU的相互扩散和Si,很容易发生在界面上,(2)当金属的电负性小时(如Al/Aln)时,金属层具有与底物相似的结构并诱导表面极性转换,并且(3)在晶格不匹配的界面(例如INAS/GAAS)上,阳离子原子的混合发生,阳离子二聚体出现在表面上,这成为脱位的核心结构。

项目成果

期刊论文数量(58)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
R.Kobayashi, T.Nakayama: "Theoretical Study on Generation and Atomic Structures of Stacking-Fault Tetrahedra in Si Film Growth"Thin Solid Film. (in press). (2004)
R.Kobayashi、T.Nakayama:“硅薄膜生长中堆垛层错四面体的生成和原子结构的理论研究”固体薄膜。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Sakurai, T.Nakayama: "Cl adsorption process on Si(111) surfaces"Surf.Sci.. 439. 143-147 (2001)
S.Sakurai、T.Nakayama:“Si(111) 表面上的 Cl 吸附过程”Surf.Sci.. 439. 143-147 (2001)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Ishikawa: "Vacancy-Order-Induced Optical Anisotropy in □_1-II_1-III_2-VI_4 Compounds"phys.stat.sol.. b229. 297-300 (2002)
M.Ishikawa:“□_1-II_1-III_2-VI_4 化合物中的空位序诱导光学各向异性”phys.stat.sol.b229 (2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Ishikawa, T.Nakayama: "First-principles Study on Optical Properties of CaGa2S4"phys.stat.sol.(c). 1. 823-826 (2004)
M.Ishikawa、T.Nakayama:“CaGa2S4 光学性质的第一性原理研究”phys.stat.sol.(c)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Ishikawa: "Doping into one-dimensional dangling-bond bands of natural quantum-wire-like Ga2Se3 semiconductors"Physica E. 17. 185-186 (2003)
M.Ishikawa:“掺杂到天然量子线状 Ga2Se3 半导体的一维悬挂键带中”Physica E. 17. 185-186 (2003)
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    NAKAYAMA Takashi

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