摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过模拟MoO3/Si界面反应,研究了MoOx薄膜沉积中原子、分子的吸附、扩散和成核过程,从原子尺度阐明了缓冲层钼掺杂非晶氧化硅(a-SiOx(Mo))物质的形成和机理.结果表明,在1500 K温度下, MoO3/Si界面区由Mo, O, Si三种原子混合,可形成新的稳定的物相.热蒸发沉积初始时, MoO3中的两个O原子和Si成键更加稳定,同时伴随着电子从Si到O的转移,钝化了硅表面的悬挂键. MoO3中氧空位的形成能小于SiO2中氧空位的形成能,使得O原子容易从MoO3中迁移至Si衬底一侧,从而形成氧化硅层;替位缺陷中, Si替位MoO3中的Mo的形成能远远大于Mo替位SiO2中的Si的形成能,使得Mo容易掺杂进入氧化硅中.因此,在晶硅(100)面上沉积MoO3薄膜时, MoO3中的O原子先与Si成键,形成氧化硅层,随后部分Mo原子替位氧化硅中的Si原子,最终形成含有钼掺杂的非晶氧化硅层.

关键词：第一性原理 钼掺杂非晶氧化硅 形成能 

单位：上海大学理学院物理系; 索朗光伏材料与器件R&D联合实验室; 上海200444