Ge表面氧化和氫化的光電子計(jì)量譜學(xué)研究.pdf

1、近些年來，半導(dǎo)體Ge在工業(yè)、生活中的應(yīng)用非常廣泛。隨著納米芯片和納米器件的尺寸逐步減小，納米Ge呈現(xiàn)出了各種不同于Ge體材料的新穎物理特性。因此，探究這些物理特性背后的物理機(jī)制是非常具有科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值的。然而，在應(yīng)用經(jīng)典理論模型來討論這些物理特性的過程中均遇到了一些難以突破的瓶頸。因此，采用一個(gè)全新的既能克服經(jīng)典理論所遇到的阻礙又能從本質(zhì)上解釋這些新穎物理特性的理論模型是非常有必要的。
　　本論文工作，綜合應(yīng)用鍵弛豫(BOLS

2、)、非鍵電子極化(NEP)以及緊束縛近似(TB)的相關(guān)理論以及密度泛函理論計(jì)算(DFT)，X射線光電子譜(XPS)和區(qū)域選擇光電子譜(ZPS)的方法，研究了Ge表面以及雜質(zhì)表面的芯能級(jí)偏移的物理機(jī)制。具體內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　(1)依據(jù) BOLS-TB-XPS結(jié)合法計(jì)算得到， Ge3d軌道的孤立原子能級(jí)為27.579eV，相對(duì)于塊體能級(jí)28.960eV向更深能級(jí)偏移。由于表面化學(xué)鍵的收縮，從而引起Ge3d軌道低配位(100)和(1

3、11)表面電子量子釘扎。同時(shí)，我們預(yù)測(cè)了局域應(yīng)變、原子結(jié)合能等定量信息。
　　(2)運(yùn)用DFT計(jì)算，得到了Ge(100)、Ge(100)-H和Ge(210)表面的局域態(tài)密度及Ge(210)表面的鍵收縮因子的定量信息。同時(shí)，H吸附導(dǎo)致Ge(100)表面出現(xiàn)局域極化現(xiàn)象，并引起3d軌道電子能級(jí)偏移量從1.381eV減小到0.952eV。
　　(3)運(yùn)用BOLS-TB理論，再結(jié)合ZPS方法對(duì)Ge的鈍化和吸附表面的3d芯能級(jí)的偏移進(jìn)