南开大学 电子信息与光学工程学院, 天津 300350
半导体电子器件中质子的扩散会导致器件性能下降。然而, 迄今为止关于质子在氧化物中的扩散机制目前尚未完全清楚。本文从原子层面研究了质子在 a-SiO2中的扩散行为。采用从头计算分子动力学模拟方法, 计算得到了质子在 a-SiO2中的扩散系数和活化能。同时, 观察到了质子扩散路径。研究发现, 质子主要是通过与 a-SiO2中的氧原子形成和解离化合键的形式进行扩散。本文提出了质子在 a-SiO2中扩散的 2种方式：跳跃扩散和旋转扩散, 并分别计算了这 2种扩散方式所需要的势垒。
质子 从头计算分子动力学 proton a -SiO2 a-SiO2 Ab Initio Molecular Dynamics diffusion 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(4): 738
南开大学 电子信息与光学工程学院，天津 300350
采用从头算分子动力学研究在不同温度(300?K,700?K,1?000?K,1?200?K)下氢原子在α-石英中的扩散机制，根据爱因斯坦方程计算氢原子的扩散前项因子D0(7.72×10-4?cm2/s)和活化能(0.078?eV)。研究结果表明，氢原子在α-石英中的扩散路径有2种。低温下氢原子主要在由硅和氧原子组成的腔中做随机运动，直到跨过一个环到另外一个腔。同时研究温度在1?500?K时氢原子的扩散，氢在周围的3 个氧原子之间发生跳跃，导致扩散过程中出现了3种缺陷结构，缺陷结构之间可以相互转化。本文研究在微电子器件可靠性分析等方面有应用价值。
α-石英 氢原子 从头算分子动力学 扩散系数 活化能 α-quartz hydrogen atom Ab Initio Molecular Dynamics diffusivity activation energy 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 325
