元素半導(dǎo)體硅和鍺材料的熔體結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、元素半導(dǎo)體硅鍺材料尤其是硅材料是當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)中的重要微電子和光電子材料，研究其熔體的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)控制單晶的生長(zhǎng)過(guò)程有著重要的指導(dǎo)意義，此外，液態(tài)結(jié)構(gòu)的研究也是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，這一研究相對(duì)較為落后，因此對(duì)其研究也有著重要的理論價(jià)值。
　　 本文采用高溫X射線衍射儀對(duì)元素半導(dǎo)體硅材料在熔點(diǎn)附近(1683K-1743K)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)這一數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，得出其結(jié)構(gòu)因子、雙體分布函數(shù)及徑向分布函數(shù)隨溫

2、度變化的關(guān)系，探討了Si 熔體的微觀結(jié)構(gòu)；同時(shí)使用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了元素半導(dǎo)體Ge 熔體的微觀結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)硅熔體的實(shí)驗(yàn)測(cè)量與其模擬結(jié)果較為接近，其微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為：硅熔體的最近鄰原子間距為0.245nm、第一配位面配位數(shù)為6.5、相干半徑為0.92nm、團(tuán)簇平均原子個(gè)數(shù)為147個(gè)，結(jié)構(gòu)參數(shù)在熔點(diǎn)附近隨溫度的變化不大。
　　 徑向分布函數(shù)的Gauss分解結(jié)果表明熔體中含有共價(jià)鍵，比例約占27[％]。結(jié)構(gòu)因子第一峰三

3、峰擬合結(jié)果表明熔體中含有正四面體結(jié)構(gòu)。均方位移和速度自相關(guān)函數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明，熔體中的原子在在熔化溫度處的自擴(kuò)散系數(shù)為6×10-4 cm 2 /s，隨著溫度的進(jìn)一步升高，自擴(kuò)散系數(shù)略有增加。VP分析及鍵角分布分析結(jié)果表明，熔體中的有序原子集團(tuán)主要形成正四面體及簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)，少數(shù)原子形成其它復(fù)雜無(wú)序結(jié)構(gòu)。
　　 對(duì)鍺熔體的分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果表明：鍺熔體的最近鄰原子間距為0.26nm、第一配位面配位數(shù)為5.04、相干半徑為0.8