Reax Force Field for organics chain grafted to Si and its application on the thermal stability of Si(111)-R systems.

F. A .SORIA; ZHANG, WEIWEI; VAN DUIN, ADRI C. T.; P. PAREDES-OLIVERA; E. M. PATRITO

San Luis

Congreso; VIII Encuentro de Física y Química de Superficies; 2018

En este trabajo desarrollamos un campo de fuerza ReaxFF1 Si/C/H para el estudio de la funcionalización y descomposición de monocapas de alquilo de la superficie del silicio. La parametrización se realizó en función de las principales reacciones implicadas en la descomposición de capas de alquilo en pequeños conglomerados de silicio.2 Después utilizamos este potencial ReaxFF en simulaciones de dinámica molecular ReaxFF para investigar los mecanismos químicos y la cinética de los procesos de descomposición térmica de superficies de silicio enazadass con diferentes moléculas orgánicas a través de enlaces Si-C a nivel atomístico. En este trabajo, consideramos la superficie de Si (111) enlazadas con capas de n-alquilo (etilo, propilo, pentilo y decilo) con un cubrimiento del 50% y capas Si-CH3, Si-CCCH3 y Si-CHCHCH3 de cubrimiento total.3 Los radicales Si principalmente formados por la ruptura homolítica de los enlaces Si-C juegan un papel clave en los procesos de deshidrogenación que conducen a la descomposición de las monocapas. Contrariamente a los mecanismos comúnmente propuestos que solo involucran un solo átomo de Si, encontramos que las principales vías de descomposición requieren dos átomos de la superfice de Si para proceder. La capacidad de los radicales sililo de superficie para deshidrogenar las moléculas orgánicas depende de la flexibilidad de las cadenas principales de carbono de las moléculas orgánicas, así como de la fuerza de enlace C-H.3 Los mecanismos de descomposición observados en las simulaciones de dinámica molecular (MD) se validaron mediante la comparación con los pasos elementales de los mecanismos principales con cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT). Las barreras de energía de activación obtenidas de las simulaciones MD a partir de graficos de Arrhenius están en excelente acuerdo con los valores calculados a partir de DFT. El campo de fuerza ReaxFF se usó posteriormente para investigar comparativamente la cubrimiento de superficial de alquilos de superficies de Si(111), Si(100)-2×1 y Si(100) "half-flat" en función de la longitud de la cadena de alquilo, mostrando un buen acuerdo con los valores experimentales informados.2