Liên kết Silicon-Hydrogen và Sự khuếch tán Hydrogen trong Silicon vô định hình

Springer Science and Business Media LLC - Tập 377 - Trang 389-394 - 2011
Chris G. Van De Walle1, R. A. Street1
1Xerox Palo Alto Research Center, Palo Alto, USA

Tóm tắt

Mặc dù có tầm quan trọng đối với các ứng dụng công nghệ, nhưng hành vi của hydrogen trong silicon vô định hình vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn. Đặc biệt, năng lượng kích hoạt bất thường thấp (1.5 eV) cho sự khuếch tán của hydrogen vẫn chưa được giải thích. Chúng tôi nghiên cứu sự tương tác của hydrogen với các liên kết chờ bằng cách sử dụng tính toán chức năng mật độ giả thuyết từ nguyên lý cơ bản. Phân tích của chúng tôi cho thấy rằng năng lượng kích hoạt khuếch tán cần được đo từ tiềm năng hóa học của hydrogen, và rằng mức độ này cần phải được xác định với năng lượng hình thành của các liên kết Si-H. Một sự nhận diện định lượng các mức năng lượng với các quan sát thực nghiệm sau đó là khả thi.

Từ khóa

#hydrogen #silicon #amorphous silicon #activation energy #diffusion #Si-H bonds

Tài liệu tham khảo

W. B. Jackson and J. Kakalios, in Amorphous Silicon and Related Materials, edited by H. Fritzsche, Advances in Disordered Semiconductors Vol. 1A (World Scientific, Singapore, 1989), p. 247. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. 136, B864 (1964); W. Kohn and L. J. Sham, ibid. 140, A1133 (1965); D. R. Hamann, M. Schlüter, and C. Chiang, Phys. Rev. Lett. 43, 1494 (1979). For hydrogen, the Coulomb potential is used. C. G. Van de Walle, P. J. H. Denteneer, Y. Bar-Yam, and S. T. Pantelides, Phys. Rev. B 39, 10791 (1989). C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 49, 4579 (1994). C. G. Van de Walle and R. A. Street, Phys. Rev. B 49, 14766 (1994). D. E. Carlson and C. W. Magee, Appl. Phys. Lett. 33, 81 (1978). R. Street, Physica B 170, 69 (1991). R. Street, Phys. Rev. B 43, 2454 (1991). P. V. Santos and W. B. Jackson, Phys. Rev. B 46, 4595 (1992). M. Kemp and H. M. Branz, Phys. Rev. B 47, 7067 (1993). A. Van Wieringen and N. Warmoltz, Physica 22, 849 (1956). C. Herring and N. M. Johnson, in Hydrogen in Semiconductors, Semiconductors and Semimetals, Vol. 34, Ed. J. I. Pankove and N. M. Johnson, (Academic Press, San Diego, 1991), p. 279. R. A. Street and K. Winer, Phys. Rev. B 40, 6236 (1989). C. G. Van de Walle and R. A. Street, Phys. Rev. B. (in press). P. C. Kelires and J. Tersoff, Phys. Rev. Lett. 61, 562 (1988). R. A. Street, Mat. Res. Symp. Proc. 95, 13 (1987).