BCl-,3--H-,2-外延生長P型硅反應(yīng)機(jī)理的理論研究.pdf

1、本論文采用Guassian98程序，密度泛函BHandHLYP/6-311G**方法，首次在理論上對(duì)以BCl<,3>作為摻雜源，在常壓氫氣氛下實(shí)際外延生長P型硅的整個(gè)過程的微觀反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了理論研究。計(jì)算得到了各反應(yīng)通道中的反應(yīng)物、中問體、過渡態(tài)和產(chǎn)物的構(gòu)型，給出了每個(gè)反應(yīng)通道的反應(yīng)活化能。對(duì)所有過渡態(tài)的虛頻振動(dòng)模式進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步作 IRC (內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo))路徑分析，來最終確認(rèn)我們所找的過渡態(tài)是準(zhǔn)確的。 計(jì)算得到整個(gè)氣相反

2、應(yīng)的主反應(yīng)通道為：BCl<,3>和H<,2>反應(yīng)生成BHCl<,2>和HCl。BHCl<,2>繼續(xù)和H<,2>反應(yīng)生成BH<,2>Cl和HCl。BH<,2>Cl繼續(xù)和H<,2>反應(yīng)最終得到BH<,3>和HCl。整個(gè)反應(yīng)過程中無B原子的出現(xiàn)。氣相反應(yīng)中BCl<,3>和H<,2>的反應(yīng)能壘最高，是反應(yīng)的速控步。分別用 Si<,2>、Si<,3>、Si<,4>原子簇模擬硅襯底，計(jì)算結(jié)果表明：在氣相中不能直接生成的B原子可以在硅襯底上生成，從而

3、完成晶體的摻雜生長。BCl<,3>的吸附產(chǎn)物和H<,2>或H原子反應(yīng)的能壘均比氣相中直接反應(yīng)低很多，可以說這是硅襯底的加入影響的結(jié)果。在襯底上自行分解脫去HCl的能壘最高，是襯底上所有反應(yīng)的速控步，但與氣相中直接脫去HCl相比，還是低了不少?？梢钥闯龉枰r底的加入，大大降低了反應(yīng)活化能。 本論文能解釋該體系氣相外延生長P型硅的一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從理論上給出了化學(xué)反應(yīng)的微觀反應(yīng)機(jī)理，為實(shí)驗(yàn)工作者設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工藝以及提高工作效率，提供了動(dòng)力學(xué)