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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1021| Cálculo de primeros principios de la superficie de silicio (001)c(2x4) saturada con flúor First principle calculation of the interaction of the silicon surface (001)c(2x4) with fluor | |
| Gerardo Martínez Rugerio | |
| Noboru Takeuchi Tan | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Silicio,Flúor,Teoría funcional de la densidad | |
| La adsorción de moléculas sobre superficies semiconductoras es un tema importante de estudio desde el punto de vista teórico y experimental ya que la presencia de las moléculas modifica los parámetros estructurales y las propiedades en las superficies. Un ejemplo son los estudios de la superficie semiconductora de silicio saturada con hidrogeno, los cuales muestran que éste es un sistema estable en comparación con el sistema sin saturar, sin embargo la superficie saturada obtenida es químicamente reactiva y puede oxidarse fácilmente. El acoplamiento directo de moléculas por medio de enlaces covalentes sobre la interfaz de una superficie semiconductora promete ser un área de desarrollo de nuevos materiales y dispositivos. El ataque químico de la superficie de silicio utilizando flúor es una de las técnicas utilizadas en la fabricación de dispositivos semiconductores. Los procesos involucrados conocidos como decapado (etching en inglés) proveen el mecanismo para la separación de átomos de la superficie de silicio (fluoring etching). Por esta razón, el estudio de la interacción del flúor sobre la superficie de silicio es de enorme importancia y ha sido tema de estudio en los últimos años. En este trabajo se realiza un estudio de la adsorción de flúor sobre la superficie semiconductora Si (001) c(2x4). En el proceso de decapado, en particular por el proceso que involucra a los plasmas fluorinados, se observa la creación de capas fluorinadas sobre la superficie conteniendo compuestos SiF<sub>x</sub> (x=1,…4). Los datos experimentales disponibles hasta el momento no han dado lugar a una descripción completa de los procesos atómicos subyacentes al mecanismo de decapado. Por otra parte, las reacciones básicas entre el flúor y la superficie de silicio no han sido aún entendidas en su totalidad. Particularmente, en este trabajo se realizan cálculos de energía total de la superficie Si(001) c(2x4) limpia y de la adsorción de flúor sobre esa superficie. Los cálculos se realizan mediante un método basado en la teoría del funcional de la densidad (DFT, acrónimo de Density Functional Theory). Este método es utilizado ampliamente en el estudio de propiedades del estado sólido y de superficies. El código que se utiliza en este estudio para calcular la energía total es el de Car-Parrinello implementado en el código quantum-espresso 4.0, el cual emplea una expansión de las eigenfunciones en ondas planas. Los cálculos consisten en el estudio de la interacción de la superficie con el flúor, con objeto de determinar la energía total de las diferentes configuraciones de adsorción. En este estudio se reportan las configuraciones más estables energéticamente y se determinan los parámetros de la superficie limpia. Adicionalmente, se investiga la difusión superficial del flúor. The adsorption of molecules on semiconductor surfaces is a major topic of study in terms of theoretical and experimental sciences, since the presence of molecules alter the structural parameters and properties of the surfaces. The direct coupling of molecules through covalent bonds on the surface of a semiconductor interface provides for the development of new materials and devices. Studies on the surface of silicon semiconductor saturated with hydrogen show that this is a stable system compared to the unsaturated system, however the obtained saturated surface is chemically reactive and can easily oxidize. In this work, we study the adsorption of F2 on the Si (001) c (2x4) surface. The chemical attack on the surface of silicon using fluorine is one of the techniques most used in the manufacture of semiconductor devices. The preparation of a surface of silicon for the creation of microelectronic devices usually involves the use of processes known as etching, as these provide the mechanism for the separation of atoms on the surface of silicon (fluoring etching). For this reason, the study of the interaction of fluoride on the silicon surface has been extensively studied in recent years. In the etching processes, in particular, those that involve fluorinated plasmas, it can be observed the creation of fluorinated layers on the surface, containing SiF<sub>x</sub> compounds (x=1,…4). It is also important to understand how these compounds can be selectively removed from the surface. Because of this, if we can control and identify which atoms on the surface of silicon are more vulnerable to be removed and achieve the controlled production of these sites, we could achieve the desired improvement. However, despite extensive scientific research, the basic reaction between F-Si has not been understood completely. Experimental data available so far have not led to a complete description of the processes underlying the atomic mechanism of the etching process. Specifically, in this work we calculate the total energy of the clean Si(001)c(2x4) surface, and also study the adsorption of fluorine. The calculations are performed using the method based on Density Functional Theory (DFT, acronym for Density Functional Theory). This method is widely used in studying properties of solid and surfaces. The code used in this study is the Car-Parrinello, which employs an expansion of eigenfunctions in plane waves. In the calculations we study the interaction of the surface with the fluorine. We calculate the total energy of different configurations to find out which is the most stable energetically. We also determine important structural parameters of the clean surface and the different configurations. Additionally, we investigate the surface diffusion of a fluorine atom. | |
| CICESE | |
| 2009 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Martínez Rugerio, G.2009.Cálculo de primeros principios de la superficie de silicio (001)c(2x4) saturada con flúor.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.82 pp. | |
| OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Física de Materiales |
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