硅晶体生长固液界面形貌研究

结合杰克逊界面理论、分子动力学模拟(MD)和密度泛函理论(DFT)，对硅晶体(100)和(111)面生长过程中固液界面形貌进行研究，包括界面自由能变化、结构变化和生长位置吸附能等。通过杰克逊界面理论计算，发现(100)界面晶相原子和流体相原子在表面各占约50%时吉布斯自由能达到极小值，而(111)界面在表面占比约0%或100%时达到极小值，说明当热力学平衡时，(100)面趋向于粗糙面，(111)面趋向于光滑面; 分子动力学模拟显示，随着生长的进行，初始光滑的固液界面在(100)面上会逐渐转变为粗糙界面，而(111)面则始终保持光滑界面生长; 且在生长过程中，(100)面的生长速率明显高于(111)面，因为(100)面始终为粗糙面生长; DFT计算发现，(100)面上的所有生长位置吸附能接近，可以实现连续生长，(111)面吸附能则存在明显的差值，生长原子需要吸附在台阶处才能进行层状生长。