Компьютерное моделирование структуры и кооперативной атомной динамики метастабильных состояний кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат химических наук Потемкина, Елена Владимировна

• Потемкина, Елена Владимировна
• кандидат химических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат химических наук Потемкина, Елена Владимировна

Введение.

1. Структура и свойства разупорядоченных фаз кремния: реальный и компьютерный эксперимент.

2. Формализм метода молекулярной динамики и параметризация многочастичных потенциалов взаимодейстия.

2.1. Метод квантовой динамики для систем с ковалентным типом межатомных связей.

2.2. Расчет парного вклада в потенциал межчастичного взаимодействия кремния и германия на основе модельно-параметрического форм-фактора псевдопотенциала.

2.3. Сравнительный анализ параметрических модельных потенциалов Терцоффа и Стиллинджера-Вебера в молекулярно-динамических расчетах неупорядоченных состояний кремния.

2.4. Модификация метода МД для учета трехчастичных вкладов межатомных потенциалов взаимодействия в кремнии.

3. Молекулярно-динамическое моделирование аморфизации расплава кремния.

3.1. Термодинамические и кинетические параметры процесса стеклования.

3.2. Изменение структуры и атомной кооперативной динамики при стекловании МД-модели расплава кремния.

3.2.1. Структура.

3.2.2. Динамические свойства.

3.3. Анализ трехчастичных коррелляций МД-мо дели аморфного кремния. Сравнение с данными рентгеновской абсорбционной спектроскопии (XAS-метод).

4. Молекулярно-динамическое моделирование изомеризации нанокластеров кремния при нагреве и плавлении

4.1. Статистическая термодинамика кластеринга.

4.2. Диффузионный механизм и структурные изменения при термической изомеризации и плавлении нанокластеров кремния.

4.3. Моделирование нагрева, плавления и разрушения гипотетических нанокластеров Sin(n<6o) со структурой фуллерена.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Компьютерное моделирование структуры и кооперативной атомной динамики метастабильных состояний кремния»

Кремний является базовым материалом в технологии микроэлектроники. Знание структуры и физико-химических свойств расплава кремния может помочь найти возможность целенаправленного изменения технологии выращивания монокристаллов с заданной степенью дефектности и, следовательно, требуемыми электрофизическими свойствами.

Традиционный подход к управлению свойствами полупроводниковых материалов основан на использовании процессов легирования их примесями, создающими определённые электронные уровни в запрещённой зоне. В последние годы активно развивается новый подход к управлению свойствами полупроводников, основанный на формировании в полупроводниковой аморфной матрице наноразмерных кластеров, в состав которых могут входить атомы вводимых примесей, атомы собственных компонентов, а также собственные точечные дефекты кристаллической решётки [1-3]. С этой точки зрения актуальным представляется не только последовательное изучение строения и свойств расплавов аморфного кремния, процессов аморфизации, но и метастабильных состояний нанокластеров, дефектообразования, изомеризации, диффузионных механизмов при нагреве, плавлении, других структурно-фазовых изменений.

Знание взаимозависимости структуры и особенностей кооперативной динамики атомов для различных состояний кремния позволяют целенаправленно влиять при изменении внешних параметров на процессы фазовых изменений, получать в конечном итоге необходимые служебные характеристики новых материалов, перспективных для развития микроэлектроники и нанотехнологий.

Методы исследования.

Ранее структура жидкого и аморфного кремния исследовалась дифракционным методом и методом нейтронографического эксперимента [4-5]. Однако расшифровка дифракционной картины не является однозначной и не даёт достаточного количества информации об особенностях структуры вещества, так как отражает усреднённую картину по всему объёму образца.

Наиболее эффективно изучена структура аморфного кремния методом Монте-Карло, основанная на исследовании молекулярно-динамического (МД) моделирования.

В настоящее время компьютерный эксперимент является одним из основных инструментов исследования физико-химических свойств веществ. Методы молекулярной динамики (МД) и Монте-Карло - наиболее прогрессивные методы компьютерного моделирования. Они позволяют почти из "первых принципов" определить целый ряд свойств исследуемых веществ: энергетические, структурные, термодинамические, спектральные, коэффициенты переноса. При использовании этих методов можно исходить из взаимных корреляций свойств при вариации условий (высокие давления и изменения состава, температура, внешние силы), в т.ч. в областях, недостижимых для реального эксперимента.

Фундаментальной проблемой метода МД-моделирования в применении к системам с ковалентной связью, к которым относится кремний, является адекватное описание потенциалов межчастичного взаимодействия.

В работе [6] приведены результаты моделирования аморфного кремния (a-Si) из расплавленного кремния на основе первопринципного метода с постепенным увеличением объёма МД ячеек при отрицательном давлении. Структурные, динамические и электрические свойства созданного с помощью компьютера a-Si находятся в хорошем согласии с экспериментом. Однако первопринципные методы чрезвычайно трудоемки, требуют значительных затрат машинного времени суперкомпьютеров при относительно ограниченных возможностях моделирования многочастичных систем - не более 40 атомов в модели.

Практически все МД-исследования (инертные газы, металлы) используют парную аппроксимацию потенциала, игнорируя ковалентность в межчастичных взаимодействиях, т.е. исходят из принципа парной аддитивности. При исследовании аморфного состояния необходимо знание полной потенциальной функции, поскольку в системе нельзя ограничиться набором очень малых смещений. В системах с ковалентной связью (например, кремний) допустимо ограничиться рассмотрением только двух слагаемых - вкладов от двух- и трёхчастичного взаимодействий, что вполне достаточно для корректного описания угловых корреляций разу поря доченных фаз конденсированных систем.

В большинстве случаев параметры потенциальных функций можно определить путём подгонки экспериментальных и модельных ФРР. Однако в этом случае такие свойства, как транспортные характеристики, функции распределения углов, а также некоторые важные термодинамические параметры воспроизводятся с достаточно большой погрешностью. В системах с ковалентной связью параметризация может быть осуществлена на основе полуэмпирических квантовых расчётов, ориентированных на определение структуры при фазовых превращениях.

Объекты исследования. Кремний имеет 3 фазы с высокой плотностью при атмосферном давлении. К ним относятся кристаллическая, аморфная и жидкая фазы. Кристаллическая и аморфная фазы имеют ковалентную связь между атомами и являются полупроводниками. В отличие от них жидкая фаза обладает металлическими свойствами, начиная с температуры плавления -1683К. Аморфная структура формируется либо ионной бомбардировкой, либо достижением очень высокой скорости кристаллизации в момент лазерного отжига на поверхности кремния.

Кремний в твёрдом состоянии отличается рыхлой кристаллической структурой типа алмаза с координационным числом четыре. При плавлении кремния его плотность увеличивается (~на 9%) в основном за счёт роста координационного числа, что и придает ему металлические свойства. При этом плотность упаковки у кремния в жидком состоянии все же значительно ниже, чем у типичных металлов.

В атоме кремния, в отличие от углерода, имеет место более сильное отличие размеров б- и р-валентных орбиталей. Благодаря этому при образовании молекул перекрытие Зр-орбиталей в кремнии мало, 7г-связь слабая, чем и объясняется малая вероятность образования связей типа 81 =81 или 81=81 и как следствие формирования атомами кремния структур подобных графиту. Тем не менее, в настоящее время уже известны такие кремнийсодержащие газообразные соединения, как тетрамезитилдисилен, дисилен и дисилин, которые обладают весьма устойчивыми кратными кремний-кремниевыми связями [7,8]. Стабилизация этих связей объяснялась наличием большого объёма заместителей у кремния. В твёрдом состоянии кремний, как и углерод имеет четыре валентных электрона. Однако замечено, что Зр-орбитали в атоме кремния более вытянуты, чем 2р-орбитали, в результате как кристаллический, так и аморфный кремний имеет только валентные электроны с зр3-гибридизацией [9]. В 1991 году была проделана большая работа по изучению влияния отжига ионной имплантации на структуру и свойства аморфного кремния, полученного различными методами [10]. Большое количество полученных с тех пор экспериментальных данных не может быть объяснено исходя только из существования одной тетраэдрической формы кремния.

Основной способ получения аморфного кремния состоит в разложении силана в высокочастотном тлеющем разряде. Таким образом, полученный аморфный кремний содержит высокую концентрацию водорода, меняющуюся в пределах от 12 до 40 ат.% в зависимости от условий получения. При синтезе безводородного аморфного кремния используются методы сублимации кремния в вакууме и электронно-лучевого испарения.

Аморфный гидрированный кремний (а-БкН) занимает особое место среди аморфных материалов, прежде всего благодаря всё более широкому применению его в полупроводниковой электронике и солнечной энергетике.

Со времени первых сообщений об успешном легировании аморфного гидрированного кремния, выполненного группой шотландских физиков во главе с В.Спиром, появилось большое число работ, посвященных исследованию физических процессов в этом материале [1].

Интересны результаты исследования электрических и оптических свойств многослойных структур и сверхрешёток на основе а-Бг.Н. Относительная простота изготовления таких структур делает их привлекательными не только для физических исследований, но и для конструирования различных приборов. Обнаружение особенностей фотолюминисценции, фотопроводимости и электропоглощения, связываемых с различными эффектами, стимулировало большое число экспериментальных исследований.

Неслучайный интерес представляют структуры нанокластеров кремния. Эти кластеры представляют собой новую форму кремния со свойствами, отличными от объёмных фаз кремния.

Информацию об их свойствах получали нетрадиционным способом, который предполагает использование сложных экспериментов. Структурные свойства кластеров с числом порядка 10 и геометрией магических чисел достаточно хорошо могут быть объяснены при комбинировании экспериментов и теории.

Интенсивные исследования малых кластеров Sin послужили развитием наноструктурной технологии.

Определили, что все кластеры кремния в диапазоне размеров, соответствующих диаметру 1 нм - это эндоэдрально свободно расположенные "фуллерены".

Кластеры, имплантированные в полупроводниковую матрицу, могут оказывать существенное влияние на фундаментальные свойства полупроводника, такие как ширина запрещённой зоны, величина проводимости, энергия фундаментальных оптических переходов и др. Несомненно, наибольший интерес представляет реализация таких возможностей для кремния - наиболее важного материала современной полупроводниковой электроники, наряду с удачным применением германия и селена.

Методы кластерной сборки и напыления являются в настоящее время самыми высокотехнологичными из существующих в микроэлектронике и применяются для получения не только полупроводниковых пленок, но и в металлических, диэлектрических и даже органических материалах. Имплантированные и напыленные кластеры образуют тонкие пленки, при этом отдельные кластеры могут быть изолированы или образовывать фрактальные множества (агрегаты). Естественно, что различны не только свойства, но и химическое строение кластерных материалов по сравнению с соответствующими макроскопическими системами. Таким примером как раз и являются материалы из кластеров кремния и углерода, образующие особые агрегации из пятичленных колец и обладающие необычной симметрией пятого порядка в аморфных системах, а также нанотрубчатых и фуллереновых структурах [2]. Естественно, что для этих новых материалов с необычными структурными и физико-химическими свойствами характерны особые спектральные характеристики. При насыщении определенных излучательных переходов нанокластерные материалы могут работать как оптические затворы, светофильтры, элементы оптоэлектроники. Уникальность свойств нанокластеров, их сборки, являются очевидными предпосылками их перспективности как в научном, так и в технологическом аспектах.

Известно, что как кристаллический, так и аморфный кремний обладает низкой эффективностью излучательной рекомбинации и не пригодны для создания светоизлучательных приборов. Однако в 1990 году была обнаружена [11] в пористом кремнии весьма интенсивная люминесценция в видимой области спектра при комнатной температуре. Эффективная люминесценция была замечена и в плёнках представляющих собой смесь нанокристаллической и аморфной фаз

Основными проблемами, которые предстоит решить для широкого практического использования люминесцентных свойств нанокластерного кремния, являются обеспечение стабильности параметров материала и возможность эффективной инжекции носителей заряда в нём. В частности, изменение атомной роли кластеров в нанокристаллическом кремнии позволяет изменять его электрическую проводимость на несколько порядков [2]. Прогресс, достигнутый в технологии получения кластеров, позволяет уже сегодня использовать их в приборах полупроводниковой электроники.

В близком будущем можно рассчитывать на создание эффективных светоизлучательных приборов на основе кластерного кремния и реализацию "одноэлектронных" приборов, работающих при комнатной температуре.

Одной из важнейших задач в исследованиях кремния является выяснение природы его химической связи и её влияние на структуру, и физико-химические свойства рассматриваемых фаз. Естественные эксперименты с высокотемпературными фазами кремния в силу специфичности их свойств, представляют определенную сложность. Компьютерное моделирование открывает новые возможности преодолеть эти трудности, а также получить такие характеристики, как функция распределения расстояний и углов между атомами, фазовый переход, времена сосуществования фаз. Использование эмпирических потенциальных функций и МД-метода открывают перспективу эффективного решения проблемы прогнозирования физико-химических свойств новых систем, которые, несомненно, представляют интерес для развивающихся отраслей современной электроники, физхимии, прецизионной металлургии.

Таким образом, актуальность исследуемой темы состоит как в выбранных объектах - неупорядоченные фазы кремния, нанокластеры кремния, так и в дальнейшем развитии компьютерных методов, основанных на принципах статистической механики.

Цель работы. Методом компьютерного моделирования исследовать изменение структуры атомного упорядочения и коллективного движения при стекловании расплава и разогреве нанокластеров кремния, а также объяснить температурные зависимости свойств и особенностей структуры этого элемента в метастабильных состояниях.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. провести сравнительный анализ параметрических потенциалов Стиллинджера-Вебера и Терцоффа, описывающих ковалентный тип взаимодействия при расчёте структурных и динамических свойств, дать характеристику этих потенциалов и определить области их применения;

2. разработать алгоритмы и создать программное обеспечение для проведения молекулярно-динамического моделирования жидкого кремния, процессов его стеклования, интерпретации структуры и кооперативной динамики с помощью методов статистической геометрии и корреляционных функций;

3. выполнить с помощью построенной молекулярно-динамической модели расчёт структурных характеристик, транспортных свойств и провести сравнения с имеющимися экспериментальными данными;

4. детально исследовать локальные атомные упорядочения, выявить закономерности в формировании ближнего упорядочения в расплавах, нанокластерах кремния, а также провести сравнение указанных характеристик с таковыми других элементов (металлов, углерода, германия);

5. установить основные закономерности эволюции локального упорядочения в аморфном кремнии и нанокластерах при изменении температуры;

6. выявить различия в диффузионных механизмах в расплавах при формировании аморфного состояния и разогреве нанокластеров.

Научная новизна.

1. Созданы молекулярно- динамические модели процессов аморфизации кремния, изомеризации нанокластеров и плавления при нагреве.

2. Проведено комплексное исследование влияния выбранной функциональной зависимости для межчастичных потенциалов взаимодействия структурные и динамические свойства кремния при стекловании.

3. Показано, что тип формируемой при стекловании структуры определяется усилением координирующего влияния ковалентных связей при ослаблении дезориентирующего воздействия атомной динамики, сохранении типичной для расплавов симметрии координационных узлов связи и планарных структур.

4. Установлено, что характер плавления нанокластера определяется не только типом структуры и межчастичным взаимодействием, но и состоянием поверхностных слоев, дефектностью упаковки, динамикой атомов и соотношением тангенциальных и радиальных составляющих диффузионной подвижности.

5. Обнаружено, что направленность ковалентных связей определяет специфику структурных изменений и распределения вероятности формирования основных структурных элементов типичных для аморфного кремния.

Научная и практическая ценность работы. Научная ценность работы заключается в том что, используя данные квантово-механических расчётов и построенные с их помощью параметрические потенциалы, включающие трёхчастичные составляющие, на основе молекулярно-динамического метода предпринято детальное изучение специфики кооперативного движения, особенностей диффузии, формирования структуры метастабильных состояний кремния при быстром охлаждении расплава, стекловании, а также разогреве, изомеризации и плавления нанокластеров. Расчёты проведены после сравнительного анализа результатов предварительного моделирования с потенциалами Стиллинджера-Вебера и Терцоффа, полученными по принципиально отличным методикам и схемам параметризации. Разработанный подход, алгоритмы и программное обеспечение позволяют решать задачи по анализу структуры локального атомного упорядочения и установления доминирующего диффузионного механизма в расплаве кремния, его аморфизации, а также при разогреве нанокластеров, что позволяет создать необходимую информационную базу для интерпретации данных экспериментальных исследований и открывает перспективы целенаправленного влияния на процессы формирования заданного состояния, структуры и необходимых служебных характеристик.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту.

1.Результаты моделирования структуры и кооперативной динамики расплавов кремния при быстром охлаждении, стекловании, разогреве, изомеризации и плавлении нанокластеров.

2.Установлено, что ковалентный характер связи для аморфного кремния проявляется в формировании локальной структуры с преобладающей долей тетраэдрических углов не смотря на отклонение от тетраэдрической симметрии и высокого статического веса пяти-координационных узлов - дефектов идеальной сетки связи наряду с планарными кольцевыми элементами.

3. Выявлен специфичный для ко валентных систем механизм само диффузии и на его основе дано объяснение температурной зависимости электропроводности жидкого и аморфного кремния, а также существованию в неупорядоченных состояниях кремния пятичленных колец связи.

4. На основе анализа коллективной динамики атомов вскрыт детальный механизм плавления нанокластеров, включающий предварительную стадию изомеризации и накопления поверхностных дефектов ("pop-in" и "pop-out"), интенсификации взаимообменных движений и сосуществования флюидного состояния и регулярной "твердофазной" структуры центральных атомов.

5. Предложена модификация формулировки принципа Линдемана для плавления микрокластеров в зависимости от числа частиц в наноразмерном пределе.

6. Обнаружено совпадение значений температур плавления и затвердевания для нанокластеров, и стеклования расплава кремния, составляющих около 2/3 от температуры плавления объёмных образцов, что может отражать соответствие масштабов когерентности указанных процессов.

Апробация работы и публикации. Научные результаты, изложенные в диссертационной работе, опубликованы в 11 печатных работах, а также представлены на следующих Международных и Всероссийских конференциях и семинарах:

-Второй международной конференции «Благородные и редкие металлы». Донецк, 1997.

-III Российского семинара «Компьютерное моделирование стекол и расплавов», г. Курган, 1998.

-IX Всероссийской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов», г. Екатеринбург1998.

-X International Conference on Liquid and Amorphous Metals ( LAM 10). Дортмунд, Германия, 1998.

-Всероссийской конференции «Химия твердого тела и функциональные материалы-2000». Екатеринбург, 2000.

-Всероссийской конференции по наноразмерным системам. Екатеринбург,

2000.

-VII Всероссийской конференции «Аморфные прецизионные сплавы: технология -свойства - применение». Москва, 2000.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ в виде статей и тезисов.

Личный вклад автора. Автором лично получены оригинальные результаты, проведён их тщательный анализ и сделаны обобщения. Постановка компьютерных экспериментов, определение оптимальных путей, логика исследований, формулировка положений и выводов диссертационной работы, как и её обсуждение, осуществлялось совместно с научным руководителем, доктором физ.-мат. наук Полухиным В.А.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемых литературных источников. Общий объем диссертации - 158 страниц, причем основной текст -149 страниц, а также имеются 22 рисунка и 8 таблиц. Список цитируемых литературных источников составляет 140 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физическая химия», Потемкина, Елена Владимировна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представлены результаты молекулярно-динамического моделирования процессов аморфизации кремния из расплава, а также изомеризации и плавления наноразмерных систем (нанокластеров) кремния. В результате выполненных исследований показано, что достигнутый уровень развития статистических компьютерных методов позволяет решить проблему моделирования аморфизации систем с ковалентным типом связи - кремния, с включением в алгоритм взаимодействия трехчастичных вкладов, а также провести детальный анализ изомеральных структурных изменений и характера диффузионных механизмов при нагреве и термическом разрушении нанокластеров. При этом на основе полученной статистики длин связей, углов между ними и координационных чисел выявлена доминирующая тенденция при формировании ближнего упорядочения в различных состояниях кремния (кристаллическом, аморфном и наноразмерном) - образование преимущественно тетраэдрической связи. Изменение типа координации может быть достигнуто при изменении термодинамических условий и размерности системы - нагреве (ж-81 с координацией (З-Бп), высоких давлениях (вплоть до координации ГПУ при Р>40 Гпа) и в случае нанокластеров с появлением икосаэдрической координации и фуллереновой мозаики связей внешних оболочек. Таким образом, как следует из анализа экстремумов структурных функций (ФРРА и Б(к) ) в жидком и аморфном кремнии формируется преимущественно контактами по диагоналям октаэдрических полостей и по высотам бипирамид - сочлененных основаниями тетраэдрических единиц. Сущность структурных преобразований при аморфизации - в перераспределении статистических весов от 4- (~ 30%), 5-(~ 48%), 6-(«18%) координационных узлов к преимущественно тетраэдрической координации («90%). Установлено, что в отличие от металлических систем при аморфизации расплава кремния не наследуется структурный мотив ближнего упорядочения по типу (З-Бп, а практически восстанавливается ближний порядок характерный для кристаллического состояния - до 90% тетраэдрической координации связей с элементами кольцевых структур (пятичленных колец связи), т.е. для аморфного кремния, как и для аморфного углерода не приемлема структурная концепция замороженных жидкостей.

Показано, что механизм самодиффузии, реализующийся в расплаве Si хаотическим дрейфом центров колебания и тангенциально-орбитальными смещениями атомов вокруг остаточных ковалентных связей, при стекловании меняется на взаимообменный: «атом» => «атом» или «атом» => «вакансия» => «атом».

При анализе результатов моделирования нагрева нанокластеров кремния установлено, что термостабильность систем наноразмерного масштаба определяется спецификой координационной геометрии кремния, способствующей эффективной минимизации числа свободных связей. При нагреве структурные изменения в нанокластерах проходят стадию изомеризации, характеризующуюся равновероятной реализацией энергетически близких полиэдрических упаковок, а затем стадию «квазиплавления» при одновременном сосуществовании двух состояний: флюидного - поверхностных координационных слоев и "твёрдообразного" - внутренних, при этом доминирующий механизм диффузии-взаимообменный преимущественно между атомами поверхностной координации с явной анизотропией за счет более интенсивных тангенциальных смещений. При плавлении наноразмерных кластеров не соблюдается принцип Линдемана равенства относительного среднеквадратичного отклонения значению 0.1, т.е. наблюдается его рост в наноразмерном пределе.

Выявлено, что процесс изомеризации для 2-КО кластеров (33<N+NC <55) протекает при усилении поверхностной диффузии с включением атомного взаимообменного механизма в результате нагрева и образования дефектов "pop-out", вакансий, миграций "накрывающих" атомов между гранями (траектории-мостики). Установлено, что именно интенсификация атомных движений во внешней КО нанокластера является причиной "флюидизации" поверхности наряду с сохранением твердофазной сердцевины при определенной температуре сосуществования обоих состояний.

Выявлено, что строение Si(38+7), отвечающее электронной структуре объемных фаз кремния, определяет стабильность нанокластера до 1500К, в то время как глобулярная конфигурация Si6o (по типу фуллерена) с трехкоординационными узлами при нагреве до 1150К, пройдя стадию интенсивной изомеризации (виртуальных флоппи-полиэдрических структур), накопления дефектов "pop-in" и

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Потемкина, Елена Владимировна, 2000 год

1. Аморфный кремний и родственные материалы./Под ред. Фрицше Х.-М.: Мир,1991,-536 с.

2. Мильвидский М.Г., Чалдышев В.В. Наноразмерные атомные кластеры в полупроводниках новый подход к формированию свойств материалов. // Физика и техника полупроводников. - 1998, т.32, №5, с.513-522.

3. Смит Р. Полупроводники. М.: Мир, 1982.-558с.

4. Ватолин Н.А., Пастухов Э.А. Дифракционные исследования высокотемпературных расплавов. М.: Наука, 1980.-190с.

5. Каули Дж. Физика дифракции. М.: Мир. 1977- 432с.

6. Stich I., Car R., Parrinello M. Bonding and disoder in liquid silicon. // J. Phys. Rev. Lett. 1989. - v.63, №20, p.2240.

7. Разуваев Г.А., Бревнова Т.Н., Семенов В.В. Реакции окислительного расщепления связи кремний-кремний. // Успехи химии, 1986, №LV, с. 1016-1023.

8. West R., Fink M.S.,MichJ. Termamesityldisilene, a stable compoundcontaining a silicon-silicon double bond. // Science. 1981. - v.214, № 4527. p. 1343-1346.

9. Diederich F. Carbon scaffolding: building acetilenic all-carbon and carbon-rich compounds. //Nature. 1994. - v.214.№369.p. 169-207.

10. Хохлов А.Ф., Мамин А.И., Хохлов Д.А. Новая аллотропная форма кремния. // Письма в ЖЭТФ, 1998,т.67,вып.9,с.646-649.

11. Зимин С.П. Классификация электрических свойств пористого кремния.// Физика и техника полупроводников, 2000, т. 34, №3,- с.359-363.

12. Mahon P., Pailthorpe В.А., Bacsay G.B. A quantum mechanical calculation of inte-rionic interactions in diamond. // Phil. Mag.-1991. v.B63, №6, p. 1419-1430.

13. Галашев A. E. Исследование устойчивости метастабильных фаз и кластеров методом молекулярной динамики Диссертация доктора физ.- мат. наук. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1997.

14. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986,- 366с.

15. Смирнов Б.М. Кластеры с плотной упаковкой и заполненными оболочками. // Успехи физ. Наук.-1992, т. 163, №10,- с.29-56.

16. Heremans J.,Oik С.Н., Elsey G.L., Steinbeck J. Observation of metallic conductivity in liquid carbon. // J. Phys. Rev. Lett. 1988. - v.60,№5,p.452-455.

17. Beyer W. Doping effects in amorphous silicon. Tetrahedra-bonded amorphous semiconductors. / Edited by Alder D., Fritzsche H., plenum press, 1985, p. 129.

18. Electronic and structural properties of amorphous semiconductors./Edited by P.G. Le Comber, J. Mort. Academic Press. 1974,-523p.

19. Казанский А.Г., Мелл X., Теруков Е.И., Форш П.А. Поглощение и фото проводимость в компенсированном бором c-Si:H. // Физика и техника полупроводников. 2000, т. 34, №3,- с.373-375.

20. Street R. Hydrogenated amorphous silicon. Cambridge University Press. Cambridge.1991,- 472p.

21. Скрышевский А.Ф. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел. М.: Высшая школа. 1980.- 328с.

22. P.Baeri, G.Foti, J.M. Poate, A.G.Cullis. Phase transitions in amorphous silicon prodused by rapid heating. // J. Phys. Rev. Lett. 1980. - v.45, p.2036.

23. Hug S.E.,Mc Mahon R.A.,Ahmed H. // Semicond. Science Technol.1990. v.5,p.771-776.

24. Takayi T. Claster beam deposition and epitaxy // Noyes Publications.- 1988, New1. York:Parker Ridge, p.452.

25. Haberland H., Insepov Z., Moseler M. Amorphous silicon and glass forming proccesses. // Phys. Rev. 1995. - v.51, p. 11061.

26. Wooten F., Winer K., Weaire D. Computer generation of structural models of amorphous silicon: studies of nucliation of cristallisation // J. Phys. Rev. Lett. 1985. -v.54, №4, p. 1392-1397.

27. Polk D.E. Structure of glassy metallic alloys. // J. Non-Cryst. Solids, 1971. - v.5, p.365.

28. Kirkpatrick S., Gelatt C.D., Vecchi M.P. Optimisation by Simulated Annealing. //

29. Science. 1983. - v.220, № 4598, p. 671-680.

30. Евсеев A.M., Шинкарёв A.H., Френкель М.Я., Молекулярно- механическое моделирование в теории жидкостей. М.: МГУ, 1972, вып.1, с. 125-150.

31. Полухин В.А., Ватолин Н.А. Моделирование аморфных металлов. М.: Наука,1985, 290с.

32. Stillinger F.H., Weber Т.А. Computer simulation of local order in condensed phasesof silicon. // Phys. Rev. 1985. - v.B31, №8, p.5262-5271.

33. Jonathan P.K., Doge P.K., Wales David J. An order parameter approach to coexistence in atomic clasters// J. Chem. Phys. 1996. - v. 102, №24, p.9673-9688.

34. Diederich H. A., Di F. Covalent chemistry: interactions and simulation. // Nature.-1994, №369, p. 169-175.

35. Donovan E. R., Spaepen F., Turnbul D., Poate J. M., Jacobson D. C. Implantation metallurgy metastable alloy formation. // J. Appl. Phys.- 1980. - v.57, p. 17951781.

36. Car R., Parinello M. Unified approach for molecular dynamics and density functional theory. // Phys. Rev. Lett.- 1985. v.55, №8, p.2471-2474.

37. Rothlisberger U., Andreoni W., Parinello M. Structure of nanoscale silicon clusters.

38. Phys. Rev. Lett.- 1994. v.72, №5, p.665-668.

39. Galli G., Martin M., Car R., Parinello M. AB-initio calculations of properties of carbon in the amorphous and liquid states. // Phys. Rev. 1990. - v.B42, №12, p.7470-7482.

40. Faber Т.Е. Introduction to the theory of liquid metals. Cambridge, UK. -1972, Table 5.2.

41. Dharma-Wardana M.W.C., Perrot F. Abrief review of recent studies of C, Si and Gemetallic liquids. // Modern Physics Letters.- 1991. v.B5, №3, p. 161-172.

42. Perrot F. Dense simple plasmas as high temperature liquid simple metals. // Phys.

43. Rev.- 1990. v.A42, №1, p.4871-4877.

44. Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems.

45. Phys. Rev.- 1988. v.B37, №12, p.6991-7000.

46. Kelires P.C., Tersoff J. Glassy quasithermal distribution of local geometries and defects in quenched amorphous silicon. // Phys. Rev. Lett. 1988. - v.61, №5, p.562-565.

47. Ding K., Andersen H.C. Molecular dynamics simulation of amorphous germanium. //

48. Phys. Rev.- 1986. v.B34, №10, p.6987-6991.

49. Chelicovsky J.R. Formation of C6o clusters via Langevin molecular dynamics. //

50. Phys. Rev.- 1992. v.B45, №20, p. 14062-14070.

51. Hasegawa M., Hoshino K., Watabe M., Young W.H. A new simple pseudopotentialwith applications on liquid metal strurture factor calculations. // J. Non-Ciyst. Solids, -1990. v. 117-118, p.300-303.

52. Harrison W. A. Electronic structure and the properties of solids. Freeman, San1. Francisco, 1980. 380p.

53. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела.- М.: Наука, 1978.-791с.

54. Hansen J.P. McDonald I.R. Theory of simple liquids. Academic Press.- New York.1976.-450p.

55. Pandey K.C. Diffusion without vacancies or interstitials: A new concerted exchange mechanism. // Phys. Rev. Lett.- 1986. v.B57, №11, p.2287-2291.

56. Bernholc J., Antonelli A., Del Sole T.M., Bar-Yam Y., Pantelidies S.T. Mechanismof self-diffusion in diamond. // Phys. Rev. Lett.- 1988. v.B61, №12, p.2689-2693.

57. Ishimaru M., Yoshida K., Motooka T. Aplication of empirical interaction potentialsto liquid Si. // Phys. Rev.- 1995. v.B53, №11, p.7176-7181.

58. Ludtke W. D., Landman U. Preparation and melting of amorphous silicon by molecular dynamics simulations. // Phys. Rev.- 1988. v.B37, №4, p.4656-4663.

59. Yip S. Atomistic simulations on material. /Condensed matter theories. Edited by

60. Vashista P., Kalia R.K., Bishop R.F.- New York & London: Plenum Press. 1986. -v.2, p. 1-31.

61. Hiwatari Y. Molecular dynamics studies of the low -temperature amorphous softcore systems. // J. Phys. Soc. Jap. 1979. - v.47, №3, p.733-739.

62. Rahman A., Mandell M.J., McTague J.P. Molecular dynamics study of an amorphous1.nnard-Jones system at low temperature. // J.Chem.Phys. -1976. v.64, №4, p. 1564-1568.

63. Kristensen W. D. Computer-simulated amorphous structure (I). Quenching of Lennard-Jones model system. //Non-Cryst. Solids. 1976. - v.21, №3, p.303-308.

64. Cargill G.S. Amorphous alloys. // Solid State Physics. N.Y.: Academ. Press. 1975.v.30, p. 227-250.

65. Tanaka M. Shear viscosity in rapidly quenched states. // J.Phys.Soc.Jap.-1983. v.52,9, p. 2970-2972.

66. Mountain R.D., Thirumalai D. Dynamical aspects of anisotropic correlations in supercooled liquids. // J. Chem. Phys.-1990. v.92, №10, p. 6116-6123.

67. Thirumalai D., Mountain R.D., Kirkpatrick T.R. Ergodic behavior in supercooledliquids and in glass. // Phys. Rev.-1989. v.39, №7, p.3563-3574.

68. Ladd A.J.C., Alley W.E., Alder B.J. Shear viscosity and structural relaxation in densliquids. // Z. Phys. Chem. (Munich)-1988. v. 156, №1, p. 331-337.

69. Ь) Скрипов В.П., Коверда В.П. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей. М.: Наука, 1984. - 230с.

70. Медведев Н.Н., Наберухин Ю.И. Симплексы Делоне простых жидких и аморфных веществ. // Докл. АН СССР.- 1986. Том 228, №5.- с. 1104-1107.

71. Волошин В.П., Наберухин Ю.И., Медведев Н.Н. Исследование межатомногопространства в моделях одноатомных систем с помощью методов Вороного-Делоне. // ЖФХ. 1992. Том 66, №1, с. 155-162.

72. Hiwatari Y., Saito Т., Ueda A. Structural characterization of soft-core and hard-coreglasses by Delaunay tessellation. // J. Chem. Phys.-1984. v.81, №12, p.6044-6050.

73. Angell C.A., Dworkin A., Figuiere P. et al. Strong and fragile plastic crystals. // J.

74. Chem. Phys. et Phys. Chim. Biol.-1985. v.82, №7-8, p.773-777.

75. Honeycutt J.D., Andersen H.C. Small system size artifacts in the molecular dynamicssimulation of homogeneous crystal nucleation in supercooled atom liquids. // J. Phys. Chem.- 1986. v.90, №8, p. 1585-1589.

76. Kondo Т., Tsumuraya K., Watanabe M.S. Glass formation in continuous coolingprocesses: A molecular dynamics study of a mono-atomic metal system. // J. Chem. Phys.-1990. v.93, №7, p.5182-5186.

77. Kondo Т., Tsumuraya K. Icosahedral clastering in supercooled liquid and glass. // J.

78. Ь)Полухин В.А., Аликина (Потемкина) Е.В. Молекулярно- динамическое моделирование аморфного и жидкого кремния в процессе стеклования. // -Известия Челябинского научного центра.-2000, вып.1, с. 11-15.

79. Полухин В.А., Сидоров Н.И., Ватолин Н.А. Статистические модели диффузиии проницаемости водорода в мембранных аморфных сплавах. // Расплавы.-1997, №2, с.3-27.

80. Schnyders Н. S., Van Zytveld J. В. Electrical resistivity and thermopower in liquid Siand Ge. // J. Phys. Condens. Matter.- 1996. v.8, p. 10875-10883.

81. Ziman J. M. A theory of the electrical properties of liquid metalls. I Monovalent Me.

82. Phil. Mag. 1961. - v.6, №68, p. 1013-1034.

83. Аликина (Потемкина) E.B., Полухин B.A. Изучение МД- моделированием особенностей структуры жидких и аморфных систем Si и Ge. 9 Всероссийская конференция МиШР-9 Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов. Екатеринбург, 1998, с. 129-130.

84. Filippony A., Di Cicco A., Benfatto М., Natoli C.R. The three-body correlationfunction in amorphous silicon probed by X-ray absorption spectroscopy. // Europhys. Lett. 1990. - v. 13, №4, p. 319-325.

85. Biswas R., Grest G.S., Soukoulis C.M. Generation of amorphous silicon structures with use of molecular dynamics simulations. // Phys. Rev. 1987. - v.B36, №14, p.7437-7441.

86. Benfatto M., Natoli C. R., Filippony A. Exactthermal and structural damping of theantiple scattering contributions to the XANES. // Phys. Rev.- 1989. v.B.40, №14, p: 9626-9635.

87. Кононенко В.И., Голубев C.B., Рябина С.В., Торокин В.В. О строении жидкихсплавов системы галлий-индий.//Расплавы.-1998. №6,- с.33-37.

88. Kauzmann W. The nature of glassy state & the behavior of liquids at the low temperatures. // Chem. Rev.- 1948. v.43, №2, p.219-256.

89. Lynden-Bell R.M., Wales D. J. Free energy barriers to melting in atomic clusters. //

90. J. Phys. Chem.- 1994. v. 101, №2, p. 1460-1476.

91. Labastie P., Whetten R.L. Statistical thermodynamics of the cluster solid-liquid transition. // Phys. Rev. Lett.- 1990. v.65, №13, p. 1567-1570.

92. King R.B. Mathematical methods in coordination chemistry: topological and graphtheoretical ideas in the study of metal clusters and polyhedral isomerizations. // Coord. Chem. Rev.- 1993. v. 122, №1-2, p.91-107.

93. Wales D.J. Structural and topological consequences of anisotropic interactions in clusters. // J. Chem. Soc. Faraday Trans.- 1990. v.86, №21, p.3505-3517.

94. Wales D.J., Berry R.S. J. Chem. Phys.- 1990. - v.92, p.4473-4479

95. Aiagan P.M., Marks L.D. Quasimelting and phases of small particles. // Phys. Rev.1.tt.- 1988. v.60, №7, p.585-587.

96. Reiss H., Mirabel P.,Whetten R.L. Capillary theory for the "coexistence"of liquid and solid clasters. // J. Phys. Chem.- 1998. v.92, №25, p.7241-7246.

97. Kaxiras E. Structural model for a covalently bonded forty-five-atom silicon cluster. // Chem. Phys. Let.- 1989. v. 163, № 4-5, p.323-327.

98. Kaxiras E. Effect of surface reconstruction on stability and reactivity on silicon clusters. // Phys. Rev. Let.- 1990. v.64, № 3, p.551-554.

99. Kaxiras E., Jackson K. Shape of small silicon clusters. // Phys. Rev. Let.- 1993. -v.71, № 5, p.727-730.

100. Bloomfield L. A., Freeman R.R., Brown W.L. Foto-fragmentation of mass-resolved silicon (l+)(Si2.i2+)clusters. // Phys .Rev. Lett.- 1985. v.54, №11, p.2746-2751.

101. Cheshnovsky O. Yang S.H., Pettiette C.L., Craycraft M.J., Liu Y., Smalley R.E. Ultraviolet photoelectron spectroscopy of semiconductor clusters: silicon and germanium. // Chem. Phys. Lett., 1987. v. 138, №2-3, p. 119-124.

102. Roethlisberger U., Andreoni W.,Giannozzi P. Thirteen-atom clusters: equilibrium geometries, structural transformations, and trends in sodium, magnesium, aluminum, and silicon. //J. Phys. Chem.- 1992. v.96, №.2, p. 1248-1256.

103. Jarrold M.F. Chemistry on size-selected silicon clusters. // Science.- 1991. v.252,5009, p. 1085-1092. 105.Sugano S. Microcluster Physics. / Berlin: Springer Verlag, 1991,- 375p.

104. Beck T.L., Berry R.S. The interplay of structure and dynamics in the melting of small clasters. // J. Chem. Phys.- 1998. v.88, №6, p.3910-3922.

105. Perkins L.S., DePristo A.E. Self-diffusion mechanisms for ad-atoms on FCC (100) surfaces. // Surf. Sci.- 1993. v.294, №1-2, p.67-72.

106. Zangwil A. Physics at surfaces. / Cambridge: Univ. Press. 1988.362р.

107. Van de Waal B.W. Icosahedral, decahedral, fee, and defect-fcc structural models for ArN clusters, N>500: How plausible are they? // J.Chem.Phys.- 1993. v.98, №6, p.4909-4919.

108. O.Cheng H.P.,Berry R.S. // Phys. Rev.- 1992. v.A45,№?, p.7969-7975.

109. Duclos S.J., Vohra Y.K., Ruoff A.L. Experimental study of the crystal stability and equation of state of Si to 248 Gpa. // Phys. Rev.- 1990. v.B41, №17, p. 1202112028.

110. Ahuja R., Eriksson O., Johasson B. Theoretical high-pressure studies of silicon VI. // Phys. Rev. v.B60, №21, p. 14475-14477.

111. Nauchitel V.V., Pertsin A.Y. A Monte Carlo study of the structure and thermodynamics behavior of small Lennard-Jones clusters. // Mol. Phys.- 1980. v.40, №5, p. 1341-1348.

112. Honeycutt J.D., Andersen H.C.Molecular dynamics study of melting and freesing of small Lennard-Jones clusters. // J. Chem. Phys.- 1987. v.91, №19, p.4950-4963.

113. Stillindger F.H., Stillindger D.K. Computational study of transition dynamics in 55-atom clusters. // J. Chem. Phys.- 1990. v.93, №8, p.6013-6024.

114. Kunz R.E., Berry R.S.Coexistence of multiple phases in finite systems. // Phys. Rev. Lett.- 1993. v.71, №24, p.3987-3990.

115. Kunz R.E., Berry R.S. Multiple phase coexistence in finite systems. // Phys. Rev., 1994. v.E49, №3, p. 1895-1903.

116. Kunz R.E., Berry R.S. Statistical interpretation of topographies and dynamics of multidimensional potentials. // J. Chem. Phys.- 1995. v. 103, №5, p. 1904-1912.

117. Wales D.J.,Waterworth M.C. Structures and rearrangments of model silicon clusters (up to 50 atoms). // J. Chem. Soc., Faraday Trans.- 1992. v.88, №23, p.3409-3417.

118. Wales D.J., Electronic structures of small silicon clusters (Si„2\ n=5,6,ll-13). // Phys. Rev.- 1994. v.A49, №3, p.2195-2198.

119. Amar F.G., Berry R.S. The onset of non-rigid sphere dynamics and melting argon clusters. // J. Chem. Phys.- 1986. v.85, №12, p.5943-5949.

120. Wales D.Y., Berry R.S. Coexistence in finite systems. // Phys. Rev. Lett.- 1994. -v.73, №21, p.2875-2878.

121. Quong A.A., Pederson M.R., Broughton J.Q. Boron hydride analogues of the fullerenes. // Phys. Rev.- 1994. v.50, № 7, p.4787-4794.

122. Andersen R., Maruyama S., Smalley R.E. Ethylene chemisorption on levitated silicon cluster ions: evidence for the importance of annealing. // J. Chem. Phys. Lett.,1991. v. 176, p.348-350.

123. Jarrold M.F., Bower J. Mobilities of silicon cluster ions: reactivity of silicon sausages and spheres. // J. Chem. Phys.- 1992. v.96, №23, p.9180-9185.

124. Jarrold M.F., Honea E.C. Dissociation of large silicon clusters: approach to bulk behavior. // J. Chem. Phys.- 1991. v.95, №23, p.9181-9187.

125. Alford J.M., Laaksonen R.T., Smalley R.E. Ammonia chemisorption studies on silicon cluster ions. // J. Chem. Phys.- 1991. v.94, №4, p.2618-2630.

126. Jarrold M.F., Ijiri Y., Ray U. Interaction of silicon cluster ions with ammonia: annealing, equilibria, high temperature kinetics, and saturation studies. // J. Chem. Phys.- 1991. v.94, №5, p.3607-3618.

127. Patterson C.H., Messmer R.P. Bonding and structures in silicon clusters: a valence-bond interpretation (clusters Si3 Si10). // Phys. Rev.- 1990. - v.B42, №12, p.7530-7535.

128. Jelski D.A., Wu Z.C., George T.F. An inquiry into the structure of the silicon sixty-atom cluster: analysis of fragmentation data. // J. Cluster Sci.- 1990. v.l, №1, p. 143-154.157

129. Jelski D.A., Swift B.L., Rantala T.T., Xia X., George T.F. Structure of the silicon forty-five cluster. // J. Chera. Phys.- 1991. v.95, №11, p.8552-8560.

130. Полухин B.A. Ватолин H.A. Углерод: от расплава до фуллерита. // Расплавы. -1998, №4, с.3-32.

131. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода. // Успехи физ. наук,- 1995, 165, №9, с.977-1009.

132. Ивановский A.JI. Моделирование нанотубулярных форм вещества. // Успехи химии, 1999. v.68, №2, с.97-104.

133. Берри Р.С. Когда температура плавления не равна температуре замерзания. // В мире науки.-1990, №10, с.46-52.

134. Broughton J.Q., Li Х.Р. Phase diagram of silicon by molecular dynamics. // Phys. Rev.- 1987. v.B35, №17, p.9120-9127.

135. Virkkunen R., Laasonen K., Nieminen R.M. Molecular dynamics using the tight-binding aproxzimation: application to liquid silicon. // J. Phys. Condens. Matt.-1991, v.3, №8, p.7455-7464.

136. Fowler P.W., Cremona J.E., Steer J.I. The leapfrog principle: a rule for electron counts of carbon clusters. // Theor. Chem. Acta.- 1988,- v.73, №1, p. 1-12.