摘要
通过化学分解B2H6分子，将非晶态硼（a-B）沉积到硅基底上，可形成a-B/Si异质结，这类结构是用于真空紫外（VUV）领域以及潜在的极紫外（EUV）光刻技术中的光电探测器的核心组成部分。然而，关于沉积的a-B薄膜厚度上限以及与硅基底相邻的硼原子的本征电子特性等基本问题至今仍未得到解答。在此，我们采用第一性原理分子动力学（AIMD）方法研究了硅{001}基底上原子级薄的a-B层的局部结构和电子特性。研究结果显示，存在多种不同的局部化学键合方式，进而导致界面电子特性的多样性。在较薄的a-B层/硅体系中，界面处的多数硼原子在硅{001}表面形成了（-B-Si-B-Si-）链状结构。这些硼原子占据了缺失的硅原子的位置，并与表面的硅原子形成键合。表面的硅原子通常有两个硼原子作为邻居。在伪能隙区域中，发现了界面处的硅原子和硼原子在费米能级处的局域缺陷态，这些状态对器件的电学特性有着重要影响。据预测，a-B薄膜的最小厚度约为1到2纳米，这一数值对于a-B/Si器件的制造具有重要的参考价值。此外，本研究所得到的信息还有助于我们理解a-B/Si界面在光子检测方面的工作机制，进而为开发用于光子检测、光伏技术、肖特基二极管以及各类半导体器件的新型核心器件提供理论支持。
