金剛石薄膜/金屬的接觸界面結構直接影響到其在微電子器件領域的應用。良好的歐姆接觸和較強的結合力是決定金剛石薄膜電子器件性能的關鍵。通過基于密度泛函理論的第一性原理方法構建了不同金屬(金、鈦、銅、鋁、鎢)/氫終端金剛石(100)基底的界面模型,研究了其結合性能。結果表明,雖然所有金屬/金剛石界面均呈現(xiàn)穩(wěn)定的界面結構,但是金、銅、鋁三種金屬與氫終端金剛石基底的結合能較低,金屬層馳豫較小,電荷在吸附表面并沒有明顯轉移,結合能力較差。相比之下,鎢、鈦與氫終端金剛石基底具有較好的結合力,結合能較高,金屬層呈現(xiàn)明顯馳豫現(xiàn)象,呈現(xiàn)較強的界面結合力。

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圖1金屬在氫終端金剛石表面的界面模型的幾何結構

對氫終端金剛石表面分別吸附五種金屬原子的界面模型進行了計算。其中，金、鈦兩種金屬是吸附于晶格常數(shù)為1.1245nm×1.1245nm氫終端金剛石表面，銅、鎢和鋁是吸附于晶格常數(shù)為1.0058nm×1.0058nm氫終端金剛石表面。優(yōu)化后界面結構如圖1所示。氫終端金剛石的表....

圖2金屬原子/氫終端金剛石（100）界面模型的電子局域化函數(shù)圖

表5所示為氫終端金剛石表面吸附的金屬原子層所帶電荷，正電荷表示電子由金屬原子轉移到金剛石基底，負電荷表示由金剛石基底轉移到金屬原子，電子金、鋁所帶電荷極少，分別為0.05e、-0.09e，說明在金屬與氫終端金剛石之間的結合較弱，僅發(fā)生了非常輕微的電荷轉移，而鈦、鎢所帶電荷分別為1....

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