Використовуючи кластерні квантовохімічні та гібридні квантово-хімічні–молекулярно-механічні розрахунки з перших принципів (ab initio), досліджено адсорбцію Ge на поверхню Si(001). Розрахунки з врахуванням конфігураційної взаємодії (кв)використовувалися для визначання геометричної та електронної структури чистих Si–Si, Ge–Ge, та змішаних Si–Ge аддимерів на поверхні Si(001). Як чисті Si–Si, Ge–Ge, так і змішані Si–Ge аддимери – не нахилені до поверхні та носять бірадикальнийхарактер. Довжини зв'язків чистих Si–Si та змішаних Si–Ge аддимерів становлять 2,35 Å, 2,45 Å та 2,41 Å відповідно. Утворення чистих Ge–Ge аддимерів на поверхні Si(001) є більш енергетично вигідним, ніж утворення змішаних аддимерів Si–Ge. Заселеності натуральних антизв'язуючих орбіталей чистих Si–Si, Ge–Ge та змішаних Si–Ge аддимерів становлять 0,56, 0,65 та 0,66 відповідно. Натуральні заселеності антизв'язуючих орбіталей для димерів поверхні становлять 0,35. Бірадикальний характер був більший у випадку аддимерів. Також розглянуто вплив прикладеної до вістря напруги на натуральні заселеності антизв'язуючих орбіталей чистих Si–Si та змішаних Si–Ge аддимерів поверхні Si(001). Під дією напруги вістря спостерігалася зміна плетності чистого аддимера Ge–Gе з синглету на триплет.
За допомогою розрахунків із перших принципів якісно розглянуто адсорбцію молекули O2 на поверхню Si1–xGex/Si(001) та визначено стабільні адсорбційні конфігурації молекулярного кисню. O2 недисоціативно хемадсорбуються на поверхню Si1–xGex/Si(001). У випадку, коли поверхняSi1–xGex/Si(001) представлена чистими Si–Si та змішаними Si–Ge аддимерами, адсорбція молекул O2 проходить без подолання бар'єра. У випадку, коли поверхня представлена чистими Ge–Ge аддимерами, бар'єр для адсорбції не перевищує 0,1 еВ. Адсорбція молекули O2 супроводжується зміною спінового стану системи з триплетного на синглетний та зменшенням хімічної активності поверхні.
За допомогою розрахунків з перших принципів перевірено можливість переходу одного атома кисню з місткового зв'язку між атомами аддимера та атомами другого приповерхневого шару в зв'язок між атомами другого та третього шарів поверхні GexSi1–x/Si(001) у випадку адсорбції одного, двох та трьох атомів кисню. Перехід кисню з місткового зв'язку між атомами аддимера та атомами другого приповерхневого шару у зв'язок між атомами другого та третього приповерхневого шарів енергетично невигідний, коли на поверхні GexSi1–x/Si(001) присутні чисті Si та змішані Si–Ge аддимери. У випадку, коли на поверхні GexSi1–x/Si(001) присутні чисті аддимери Ge, то можлива лише дифузія поодинокого атома кисню. Бар'єр для такої дифузії становить 2,09 еВ. Присутність чистих аддимерів Ge на поверхні GexSi1–x/Si(001) полегшує дифузію атома кисню в глибину більше, ніж присутність чистих Si або змішаних Si–Ge аддимерів.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.