论文部分内容阅读
硅烷和甲基取代硅烷被认为是化学气相沉积技术和半导体材料制备中的重要原料,研究与其相关的反应的动力学机理对半导体制备过程将具有重要的指导意义。对于CX3 + SiH(CH3)3 (X=H, F)反应,由于实验设备的局限,只能在较低温度范围内进行研究。本文利用Gaussian 03计算程序包,从头算自洽场方法,选取适当的机组对CX3 + SiH(CH3)3 (X=H, F)反应的微观动力学机理进行了理论研究。在MP2/6–31 + G(d,p)水平下计算得到了该体系的反应物、产物和过渡态的构型、能量和振动频率。以过渡态为出发点,利用内禀反应坐标(IRC)方法计算了反应的最小能量路径,进一步的单点能量的校正是在MC–QCISD水平下完成的,从而获得了更为精确的势能面信息。对于CX3 (X=H, F)与三甲基硅烷的反应,分别确定了五条可行的反应通道。通过反应能垒、反应焓、解离能和速率常数的计算,确定了主要反应通道,进而对微观反应动力学机理进行了剖析。利用POLYRATE9.7程序,在200–1500 K的温度范围内,给出了上述反应速率常数随温度变化的规律,并对尚无实验数据的温度范围的速率常数给出了理论预测值,并对上述反应CH3中F取代H的反应活性进行了静电势分析。通过对反应通道稳定点的几何结构优化,以及简谐振动频率分析计算,与实验数据符合的非常好,验证了计算方法和计算机组设置的可靠性。通过对反应体系可行的反应通道的反应能垒、反应焓和速率常数计算分析,确定了硅氢键上的氢提取反应通道为主要反应通道,其余的为次要反应通道。理论计算的反应速率常数与实验值也符合的非常好,进一步验证了过渡态模型设计的合理性,进一步验证了上述理论方法是适合研究CX3 (X=H, F)与三甲基硅烷反应体系的微观动力学机理。静电势分析表明,三甲基硅烷中Si–H的氢提取比C–H的氢提取反应通道更容易发生,CF3比CH3对Si–H的氢的提取反应更容易发生。