Термодинамика – постановка

Термодинамика – введение.

SiO2 с отверстием – в 3D.

SiO2 с отверстием – моделирование.

Поверхность Si в потоке O2 – моделирование.

Слева на слайде показаны начальное состоянии поверхности, а также её вид при трёх различных температурах и постоянном давлении кислорода.

Количественной характеристикой процесса и аналогом ДБЭ-осцилляций шероховатости поверхности в вычислительном эксперименте является изменение суммарного периметра островков и ступеней на поверхности. На графике видно хорошее согласие с экспериментом.

Проведена серия вычислительных экспериментов по отжигу 5 нм слоев диоксида кремния, изначально содержащих вертикальные сквозные отверстия. При отжиге наблюдалось увеличение диаметра отверстия, с сохранением цилиндрической формы. При этом толщина пленки вне отверстия оставалась приблизительно постоянной. Представлена зависимость диаметра отверстия от времени. Видно, что она практически линейна. Напомню, что в экспериментах также наблюдается линейная зависимость диаметра отверстия от времени.

На слайде трехмерное изображение поверхности кремния на тот момент, когда соседние поры начинают перекрываться. Атомы кремния раскрашены в зеленый цвет, а атомы кислорода – в красный. Можно заметить, что атомы кремния, оторвавшиеся от подложки, равномерно покрывают стенки поры. Поэтому травление идет в латеральном направлении. Также показан фрагмент поверхности дна в отверстии. Серым цветом обозначена диоксидная матрица, в отверстии наблюдаются два верхних монослоя кремния. Хорошо видны вакансионные островки, характерные для поверхности Si(111). На границе вакансионных островков атомы Si могут облегченно отрываться от подложки.

На данный момент не известно точно, существует ли такое вещество SiO в твердом виде, либо же этот внешне черный порошок является мелкодисперсной смесью кластеров кремния и его двуокиси. Однако точно известно, что при нагревании SiO_x состава всегда летят газообразные молекулы моноокиси SiO. Имеются расчетные и экспериментальные данные по давлению газа SiO над составом Si:O = 1:1 при разных температурах, например, в указанной работе приводятся такие данные. Рассчитанный наклон кривой P_SiO(T) составляет 3.53 эВ.

На данном слайде показано, как проводился вычислительный эксперимент по расчету равновесного давления газа SiO. В камеру, ограниченную отражающими крышками, помещалась смесь атомов кремния и кислорода в отношении 1:1. Во время отжига в системе происходят химические реакции образования и распада газообразных молекул SiO. Когда скорости прямой и обратной реакции уравниваются, считается, что достигнуто равновесие, и по предложенной формуле вычисляется равновесное давление. Формула включает в себя корень из температуры и число ударов молекул SiO о крышки камеры за время t.

Дата добавления: 2014-01-05