Введение к работе
Актуальность исследования. С конца 1960-х годов в связи с развитием полупроводниковой техники выявилась необходимость в разработке способов нанесения на различные материалы тонких и прочных слоев веществ с хорошими диэлектрическими свойствами. Одним из таких способов является окисление моносилана кислородом, сопровождающееся в определенных условиях образованием пленок двуокиси кремния. Знание механизма данной реакции необходимо для понимания пути образования конечных продуктов, особенно SiO„.
Для исследования детального механизма цепных реакций в настоящее время важно использование методов квантовой химии. К сожалению, квантово-химическая теория радикальных реакций развита в меньшей степени по сравнению с теорией гетеролитических реакций, в ходе которых обычно сохраняется замкнутая электронная оболочка реагирующей системы. Это об'ясняется значительным усложнением характера расчетов для систем с открытыми электронными оболочками, необходимостью учета электронной корреляции. Для радикальных реакций характерно сближение поверхностей потенциальной энергии различных электронных состояний, и вероятность изменения мультиплетности электронного состояния в ходе реакции высока. Результаты расчетов радикальных процессов существенно зависят от точности метода.
Высокая реакционная способность кремнийсодержащих соединений, затрудняет их получение и стабилизацию. В подобных случаях
квантово-химические исследования являются незаменимым средством решения проблемы.
Целью работы. Анализ элементарных стадий окисления моносилана на основе квантово-химических расчетов и кинетических оценок для получения информации о процессе роста пленки диоксида кремния. Научная новизна. Данная работа представляет собой одно из первых исследований, в котором рост слоев диоксида кремния рассматривается в единстве с процессами, проходящими в газовой фазе.
Выполненное квантово-химическое исследование элементарных реакций процесса окисления силана позволило определить стадию разветвления цепи.
Проведено кинетическое и термодинамическое моделирование роста пленки и образования аморфного порошка, обосновано влияние добавок аммиака на эти два конкурирующих процесса. Научно-практическая ценность. Результаты выполненных квантово-химических исследований и кинетических оценок дают новые знания, необходимые для понимания образования конечных продуктов. В данной работе предложен механизм роста пленки диоксида кремния, рассмотрено влияние разных факторов на этот процесс (добавок аммиака, изменения температуры, давления), что само по себе важно в технологии получения слоев SiO„.
Определение стадии разветвления цепи в процессе окисления силана кислородом имеет самостоятельное значение в теории химического превращения, как представитель цепных реакций, протекающих с большой скоростью при температурах близких к комнатной и низких давлениях. Апробация работы. Отдельные части работы докладывались на I
Всесоюзной конференции по процессам осаждения из газовой фазы (Черноголовка, 1988 г.), на VI Всесоюзном семинаре "Физическая химия поверхности монокристаллических полупроводников" (Новосибирск, 1989 г.), на XI Конференции по квантовой химии "Конференция по квантовой химии, строению и реакционной способности молекул" (Новороссийск, 1994 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы.
Об'єм и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, библиографии. Работа изложена на 88 страницах, содержитІЗ рисунков, 8 таблиц. Списиок цитируемой литературы включает 97 наименований.
