ACS Nano：铜的等离子体氧化：基于神经网络势的分子动力学研究
NavyLIu
薄氧化物膜的形成具有重要的科学和实际意义。特别是半导体行业中，开发等离子体原子层蚀刻工艺来对铜进行构图，使用非热氧等离子体将金属铜转化为氧化铜，然后进行甲酸有机金属反应以蚀刻氧化铜，该工艺具有巨大的前景。然而，当前工艺还不够成熟，因为等离子体氧化步骤无法自我限制，从而阻碍了厚度控制的精度。近日，加利福尼亚大学Sautet Philippe、Xia Yantao开发了铜和氧之间二元相互作用的神经网络势，并根据第一原理计算进行了验证。
本文要点：
1) 该势覆盖金属铜、氧化铜、原子氧和分子氧的整个势能表面范围。可用动能范围为0至20eV。利用该势，可以对铜表面的等离子体氧化过程实现原子分辨率的大规模分子动力学研究，其精度接近第一原理计算。在Cu上形成CuO的非晶层，厚度达到2.5nm。
2) 等离子体产生的局部加热效应可以在整个膜厚度上迅速消散。这种加热效应的范围取决于离子的动能。较高的离子能量导致更长的范围，在氧化物生长的更长时间内，该范围比热速率维持得更快。高频率、重复的离子碰撞产生微退火效应，生成非晶化层下方的准晶氧化物，结晶层减缓了氧化物的生长。并提出了一种降低衬底温度和增加等离子体功率的策略，这有利于实现自我限制的氧化。
Yantao Xia and Philippe Sautet Plasma Oxidation of Copper: Molecular Dynamics Study with Neural Network Potentials ACS Nano 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c07712
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c07712
版权声明：
本平台根据相关科技期刊文献、教材以及网站编译整理的内容，仅用于对相关科学作品的介绍、评论以及课堂教学或科学研究，不得作为商业用途。
