Атом фосфора в решетке кремния: возможные каналы внедрения и идентификация состояния на основе моделирования из первых принципов

Работа посвящена изучению возможных каналов внедрения одиночного атома фосфора в решётку кремния с использованием литографии на основе сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и идентификации его положения по СТМ-изображению поверхности. Исследование проводилось на основе теории функционала плотности. Найдены энергии активации реакций адсорбции молекул фосфина и хлорида фосфора (III) на поверхность кремния, покрытую монослоем хлора/водорода. Показано, что монослой хлора может использоваться в качестве резиста на поверхности Si(100) для СТМ-литографии с использованием молекул PH3 и PCl3. Подтверждено, что монослой водорода устойчив к адсорбции PH3. Получены теоретические СТМ-изображения атомов фосфора, внедрённых под поверхность кремния, покрытую монослоем водорода и хлора. Показано, что по СТМ-изображению поверхности можно с атомной точностью идентифицировать положение донорного атома. Исследование представляет интерес для повышения точности внедрения отдельных атомов фосфора в матрицу кремния и последующей идентификации их положения. Полученные результаты могут найти практическое применение в создании наноразмерных электронных приборов с активными элементами на основе отдельных атомов, в частности, в создании элементов твердотельного квантового компьютера.