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温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

李言荣 余 毅 杨 春 刘永华

温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

李言荣, 余 毅, 杨 春, 刘永华
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-03-18
  • 修回日期:  2005-07-04
  • 刊出日期:  2005-12-20

温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

  • 1. (1)电子科技大学微电子与固体电子学院,成都 610054; (2)四川师范大学化学学院,成都 610068; (3)四川师范大学计算机软件重点实验室,成都 610068;电子科技大学微电子与固体电子学院,成都 610054; (4)中国工程物理研究院化工材料研究所,绵阳 621900
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展规划(批准号:51310Z03)、四川省应用基础研究基金(批准号:02GY029-006)和四川省教育厅科研基金重点项目(批准号:2002A086)资助的课题.

摘要: 构建了一个ZnO沉积在α-Al2O3(0001)表面生长初期的模型,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法进行了动力学模拟.发现在400,600和800℃的条件下界面原子有不同的扩散能力,因此温度对ZnO/α-Al2O3(0001)表面界面结构以及ZnO薄膜生长初期模式有决定性的影响.在整个ZnO吸附生长过程中,O原子的扩散系数大于Zn原子的扩散系数,O原子的层间扩散对薄膜的均匀生长起着重要作用.进一步从理论计算上证实了ZnO在蓝宝石(0001)上两种生长模式的存在,400℃左右生长模式主要是Zn螺旋扭曲生长,具有Zn六角平面对称特征,且有利于Zn原子位于最外表面.600℃左右呈现为比较规则的层状生长,且有利于O原子位于最外表面.模拟观察到在ZnO薄膜临近Al2O3基片表面处,Zn的空位缺陷明显多于O的空位缺陷.

English Abstract

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