By combining classical and ab-initio simulations, we generated a structural model of an amorphous silicon nitride/silicon(100) interface and we investigated its electronic and dielectric properties from first principles. We computed the valence band offset using many-body perturbation theory, within the GW approximation, and we found results in good agreement with experiments. Based on the computed local band edges and dielectric constants, we estimate that bulk properties are recovered for nitride films with thickness larger than 6–7 Å.
REFERENCES
1.
R. P.
Ortiz
, A.
Facchetti
, and T. J.
Marks
, Chem. Rev.
110
, 205
(2010
).2.
Y.-C.
Yeo
, T.-J.
King
, and C.
Hu
, Appl. Phys. Lett.
81
, 2091
(2002
).3.
A.
Biberman
and K.
Bergman
, Rep. Prog. Phys.
75
, 046402
(2012
).4.
T. A.
Pham
, T.
Li
, S.
Shankar
, F.
Gygi
, and G.
Galli
, Appl. Phys. Lett.
96
, 062902
(2010
).5.
T. A.
Pham
, T.
Li
, S.
Shankar
, F.
Gygi
, and G.
Galli
, Phys. Rev. B
84
, 045308
(2011
).6.
J.
Robertson
, Rep. Prog. Phys.
69
, 327
(2006
).7.
J. W.
Keister
, J. E.
Rowe
, J. J.
Kolodziej
, H.
Niimi
, T. E.
Madey
, and G.
Lucovsky
, J. Vac. Sci. Technol. B
17
, 1831
(1999
).8.
V. A.
Gritsenko
, A. V.
Shaposhnikov
, W.
Kwok
, H.
Wong
, and G. M.
Jidomirov
, Thin Solid Films
437
, 135
(2003
).9.
M.
Higuchi
, S.
Sugawa
, E.
Ikenaga
, J.
Ushio
, H.
Nohira
, T.
Maruizumi
, A.
Teramoto
, T.
Ohmi
, and T.
Hattori
, Appl. Phys. Lett.
90
, 123114
(2007
).10.
A.
Pasquarello
, M. S.
Hybertsen
, and R.
Car
, Nature
396
, 58
(1998
).11.
A.
Bongiorno
and A.
Pasquarello
, Appl. Phys. Lett.
83
, 1417
(2003
).12.
A.
Bongiorno
, A.
Pasquarello
, M. S.
Hybertsen
, and L. C.
Feldman
, Phys. Rev. Lett.
90
, 186101
(2003
).13.
F.
Giustino
, A.
Bongiorno
, and A.
Pasquarello
, Appl. Phys. Lett.
86
, 192901
(2005
).14.
D. A.
Muller
, T.
Sorsch
, S.
Moccio
, F. H.
Baumann
, K.
Evans-Lutterodt
, and G.
Timp
, Nature
399
, 758
(1999
).15.
S.
Tang
, R. M.
Wallace
, A.
Seabaugh
, and D.
King-Smith
, Appl. Surf. Sci.
135
, 137
(1998
).16.
F.
Giustino
, A.
Bongiorno
, and A.
Pasquarello
, J. Phys.: Condens. Matter
17
, S2065
(2005
).17.
G. L.
Zhao
and M. E.
Bachlechner
, Phys. Rev. B
58
, 1887
(1998
).18.
M. E.
Bachlechner
, J.
Zhang
, Y.
Wang
, J.
Schiffbauer
, S. R.
Knudsen
, and D.
Korakakis
, Phys. Rev. B
72
, 094115
(2005
).19.
M. E.
Bachlechner
, D.
Srivastava
, E. T.
Owens
, J.
Schiffbauer
, J. T.
Anderson
, M. R.
Burky
, S. C.
Ducatman
, A. M.
Gripper
, E. J.
Guffey
, and F. S.
Ramos
, Phys. Rev. B
74
, 075327
(2006
).20.
M.
Yang
, R. Q.
Wu
, W. S.
Deng
, L.
Shen
, Z. D.
Sha
, Y. Q.
Cai
, Y. P.
Feng
, and S. J.
Wang
, J. Appl. Phys.
105
, 024108
(2009
).21.
A.
Omeltchenko
, M. E.
Bachlechner
, A.
Nakano
, R. K.
Kalia
, P.
Vashishta
, I.
Ebbsjö
, A.
Madhukar
, and P.
Messina
, Phys. Rev. Lett.
84
, 318
(2000
).22.
H.-V.
Nguyen
, T. A.
Pham
, D.
Rocca
, and G.
Galli
, Phys. Rev. B
85
, 081101
(2012
).23.
T. A.
Pham
, H.-V.
Nguyen
, D.
Rocca
, and G.
Galli
, Phys. Rev. B
87
, 155148
(2013
).24.
X.
Zhu
and S. G.
Louie
, Phys. Rev. B
43
, 14142
(1991
).25.
F.
Devynck
, F.
Giustino
, P.
Broqvist
, and A.
Pasquarello
, Phys. Rev. B
76
, 075351
(2007
).26.
P.
Broqvist
, J. F.
Binder
, and A.
Pasquarello
, Appl. Phys. Lett.
94
, 141911
(2009
).27.
J. P.
Perdew
, K.
Burke
, and M.
Ernzerhof
, Phys. Rev. Lett.
77
, 3865
(1996
).28.
F.
de Brito Mota
, J. F.
Justo
, and A.
Fazzio
, Phys. Rev. B
58
, 8323
(1998
).29.
30.
P.
Giannozzi
, S.
Baroni
, N.
Bonini
, M.
Calandra
, R.
Car
, C.
Cavazzoni
, D.
Ceresoli
, G. L.
Chiarotti
, M.
Cococcioni
, I.
Dabo
et al, J. Phys.: Condens. Matter
21
, 395502
(2009
).31.
S. M.
Sze
, Physics of Semiconductor Devices
(John Wiley & Sons, Inc.
, New York
, 1981
).32.
T.
Yamasaki
, C.
Kaneta
, T.
Uchiyama
, T.
Uda
, and K.
Terakura
, Phys. Rev. B
63
, 115314
(2001
).33.
A. M.
Goodman
, Appl. Phys. Lett.
13
, 275
(1968
).34.
J.
Bauer
, Phys. Status Solidi A
39
, 411
(1977
).35.
S. V.
Deshpande
, E.
Gulari
, S. W.
Brown
, and S. C.
Rand
, J. Appl. Phys.
77
, 6534
(1995
).36.
C.
Kittel
, Introduction to Solid State Physics
(John Wiley & Sons, Inc.
, New York
, 1996
).37.
R.
Shaltaf
, G.-M.
Rignanese
, X.
Gonze
, F.
Giustino
, and A.
Pasquarello
, Phys. Rev. Lett.
100
, 186401
(2008
).38.
F.
Giustino
and A.
Pasquarello
, Phys. Rev. B
71
, 144104
(2005
).39.
D.
Fischer
, A.
Curioni
, S.
Billeter
, and W.
Andreoni
, Phys. Rev. Lett.
92
, 236405
(2004
).40.
J. D.
Walton
, Am. Ceram. Soc. Bull.
53
, 255
(1974
).41.
J. S.
Thorp
and R. I.
Sharif
, J. Mater. Sci.
12
, 2274
(1977
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.