金剛石薄膜/金屬的接觸界面結(jié)構(gòu)直接影響到其在微電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用。良好的歐姆接觸和較強(qiáng)的結(jié)合力是決定金剛石薄膜電子器件性能的關(guān)鍵。通過基于密度泛函理論的第一性原理方法構(gòu)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(jié)合性能。結(jié)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(jié)構(gòu),但是金、銅、鋁三種金屬與氫終端金剛石基底的結(jié)合能較低,金屬層馳豫較小,電荷在吸附表面并沒有明顯轉(zhuǎn)移,結(jié)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(jié)合力,結(jié)合能較高,金屬層呈現(xiàn)明顯馳豫現(xiàn)象,呈現(xiàn)較強(qiáng)的界面結(jié)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(jié)構(gòu)

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(jìn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)移到金剛石基底，負(fù)電荷表示由金剛石基底轉(zhuǎn)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(jié)合較弱，僅發(fā)生了非常輕微的電荷轉(zhuǎn)移，而鈦、鎢所帶電荷分別為1....

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