ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дефекты в диоксиде кремния из "Квантовая химия в материаловедении" Наибольшие успехи в определении электронных и структурных состояний дефектных центров в 8Ю2 связаны с использованием методов спинового резонанса, оптической и электронной спектроскопии, [81—103]. [c.161] Детальный анализ локальных зарядовых распределений показал [104], что при гетеровалентном замещении А 81 происходит уменьшение электронной плотности вблизи замещаемого узла решетки матрицы, рис. 7.7, и образование оборванных связей . Таким образом, расчеты [104] фиксируют начальные условия последующей структурной релаксации, необходимой для оптимизации химического взаимодействия примеси с локальным кислородным окружением и минимизации энергии примесной системы. Более подробно релаксационные явления на примере примесных систем на основе неметаллических нитридов обсуждаются в гл. 4. [c.161] Проиллюстрируем получаемые в рамках кластерных подходов сведения о структурных дефектах в SIO2, основьшаясь на результатах серии неэмпирических расчетов [114—119,129]. [c.162] НИХ тетраэдров через мостиковый атом кислорода (=81—О— 81=), второй описывает возникновение дефекта Френкеля (=81— 81—О—О—81=), третий кластер включает дивакансию по кислороду (=81—81—81=). В состав модельных фрагментов введены концевые атомы водорода — стандартный прием компенсации оборванных связей [134]. При самосогласовании вьшолнялась также структурная оптимизация фрагментов, что привело к неизбежным отклонениям межатомных расстояний и углов связей в кластерах от соответствуюпщх значений в кристалле. Результатами расчетов явились оценочные величины энергий формирования дефектов ( ) [114] кроме того, в рамках используемого подхода оказывается возможным рассчитать константы сверхтонкого расщепления, спиновую заселенность, энергии колебательных мод и их интенсивности (для примесных дефектов), ряд других микроскопических характеристик, см.[114—119]. [c.163] Таким образом, расчеты [114] позволяют непосредственно определять энергию диссоциации отдельных химических связей и достаточно обоснованно трактовать как природу образования различных структурных дефектов в 8Ю2, так и предоставляют возможность изучения разнообразных факторов, могущих оказывать влияние на процессы дефектообразования, на микроскопическом уровне. Например, аналогичный описанному цикл расчетов энергий формирования дефектов в ЗЮг, допированном германием (отметим, что для системы ЗЮгГОе наиболее предпочтительным является стеклообразное состояние, см. ниже) показал [114], что присутствие атома Ое в локальном окружении дефектов, в результате ослабления отдельных связей в матрице (энергии связи Се— О меньше, чем 81—О), способствует понижению энергетического барьера формирования структурных дефектов в сравнении с чистым 8162, см. рис. 7.10. [c.165] Сходная методология применялась к изучению большого набора разнообразных дефектов (в том числе — различных примесных центров) в кристаллическом и стеклообразном 8102 [Ю9—130]. Например, в [117] рассмотрен набор парамагнитных (=810)з81, (=810)281(011), (=81—Ю)281(Н), и диамагнитных центров (=810)з81(Н), (=810)281(0Н)(Н)) в системе ЗЮггН и интерпретированы их ЭПР-характеристики в [129] изучены локальные электронные состояния дефектов на поверхности 8102 и оценены энергии атомарной адсорбции Си, Рс1 и Сз. В последние годы предпринимаются попьггки описания параметров процессов диффузии примесей в 8102 с позиций расчета их электронно-энергетических состояний например, диффузия бора в присутствии в объеме 8102 дополнительных примесей водорода и азота исследована в [103,120—122]. [c.165] Вернуться к основной статье