Challenges of introducing quantitative elementary reactions in multiscale models of thin film deposition

Physica Status Solidi (B) Basic Research

Volumn 247, Issue 9, 2010, Pages 2127-2146

  Barbato, Alessandro ^a   Cavallotti, Carlo ^a  

^a POLITECNICO DI MILANO   (Italy)

Author keywords

Plasma reactions; Surface and interface chemistry; Thin film growth

Indexed keywords

EID: 77956603496     PISSN: 03701972     EISSN: 15213951     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssb.200945454     Document Type: Article

References (113)

1. M. L. Hitchman and K. F. Jensen, Fundamentals of Chemical Vapor Deposition (Academic Press, London, 1993).
2. A. C. Jones and P. O'Brien, CVD of Compound Semiconductors (VCH, Weinheim, 1997).
3. G. B. Stringfellow, Organometallic Vapor Phase Epitaxy. Theory and Practice (Academic Press, San Diego, 1999).
4. M. A. Lieberman and A. J. Lichtenberg, Principles of Plasma Discharges and Materials Processing (John Wiley & Sons, Inc., New York, 1994).
5. J. Y. Tsao, Materials Fundamentals of Molecular Beam Epitaxy (Academic Press, San Diego, 1993).
6. M. Masi, M. Di Stanislao, and A. Veneroni, Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 47, 239 (2003).
7. S. T. Rodgers and K. F. Jensen, J. Appl. Phys. 83, 524 (1998).
8. R. A. Adomaitis, J. Cryst. Growth 312, 1449 (2010).
9. D. D. Vvedensky, J. Phys.: Condens. Matter 16, R1537 (2004).
10. A. Chatterjee and D. G. Vlachos, J. Comput. Aided Mol. Des. 14, 253 (2007).
11. M. D. Allendorf and C. F. Melius, Surf. Coat. Technol. 108, 191 (1998).
12. A. F. Voter, F. Montalenti, and T. C. Germann, Annu. Rev. Mater. Res. 32, 321 (2002).
13. E. Bansch, F. Hausser, O. Lakkis, B. Li, and A. Voigt, J. Comput. Phys. 194, 409 (2004).
14. M. Masi, V. Bertani, C. Cavallotti, and S. Carra, Chem. Vapor Depos. 6, 206 (2000).
15. J. Krug, V. Tonchev, S. Stoyanov, and A. Pimpinelli, Phys. Rev. B 71, (2005).
16. A. Pimpinelli, V. Tonchev, A. Videcoq, and M. Vladimirova, Phys. Rev. Lett. 88, (2002).
17. A. Ratz and A. Voigt, J. Cryst. Growth 266, 278 (2004).
18. U. Hansen, S. Rodgers, and K. F. Jensen, Phys. Rev. B 62, 2869 (2000).
19. R. D. Braatz, R. C. Alkire, E. G. Seebauer, T. O. Drews, E. Rusli, M. Karulkar, F. Xue, Y. Qin, M. Y. L. Jung, and R. Gunawan, Comput. Chem. Eng. 30, 1643 (2006).
20. T. S. Cale, M. O. Bloomfield, D. F. Richards, K. E. Jansen, and M. K. Gobbert, Comput. Mater. Sci. 23, 3 (2002).
21. C. Cavallotti, M. Di Stanislao, D. Moscatelli, and A. Veneroni, Electrochim. Acta 50, 4566 (2005).
22. C. Cavallotti, E. Pantano, A. Veneroni, and M. Masi, Cryst. Res. Technol. 40, 958 (2005).
23. A. Dollet, Surf. Coat. Technol. 177, 245 (2004).
24. K. F. Jensen, S. T. Rodgers, and R. Venkataramani, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 3, 562 (1998).
25. M. Masi, V. Bertani, C. Cavallotti, and S. Carra, Mater. Chem. Phys. 66, 229 (2000).
26. A. Varshney and A. Armaou, Chem. Eng. Sci. 60, 6780 (2005).
27. A. Barbato, A. Fiorucci, M. Rondanini, and C. Cavallotti, Surf. Coat. Technol. 201, 8884 (2007).
28. M. D. Allendorf and C. F. Melius, J. Phys. Chem. 96, 428 (1992).
29. M. D. Allendorf and C. F. Melius, J. Phys. Chem. 97, 720 (1993).
30. M. D. Allendorf, C. F. Melius, P. Ho, and M. R. Zachariah, J. Phys. Chem. 99, 15285 (1995).
31. C. F. Melius and M. D. Allendorf, J. Phys. Chem. A 104, 2168 (2000).
32. L. Sari, M. C. McCarthy, H. F. Schaefer, and P. Thaddeus, J. Am. Chem. Soc. 125, 11409 (2003).
33. A. Barbato, C. Seghi, and C. Cavallotti, J. Chem. Phys. 130, 074108 (2009).
34. C. Cavallotti, V. Bertani, M. Masi, and S. Carra, J. Electrochem. Soc. 146, 3277 (1999).
35. C. Cavallotti, V. Gupta, C. Sieber, and K. F. Jensen, Phys. Chem. Chem. Phys. 5, 2818 (2003).
36. C. Cavallotti, I. Lengyel, M. Nemirovskaya, and K. F. Jensen, J. Cryst. Growth 268, 76 (2004).
37. C. Cavallotti, M. Masi, N. Lovergine, P. Prete, A. M. Mancini, and S. Carra, J. Phys. IV 9, 33 (1999).
38. C. Cavallotti, D. Moscatelli, and S. Carra, J. Phys. Chem. A 108, 1214 (2004).
39. C. Cavallotti, D. Moscatelli, M. Masi, and S. Carra, J. Cryst. Growth 266, 363 (2004).
40. D. Moscatelli, P. Caccioppoli, and C. Cavallotti, Appl. Phys. Lett. 86, (2005).
41. D. Moscatelli and C. Cavallotti, J. Phys. Chem. A 111, 4620 (2007).
42. D. Moscatelli, C. Cavallotti, M. Masi, and S. Carra, J. Cryst. Growth 248, 31 (2003).
43. A. Y. Timoshkin, H. F. Bettinger, and H. F. Schaefer, J. Phys. Chem. A 105, 3240 (2001).
44. A. Y. Timoshkin, H. F. Bettinger, and H. F. Schaefer, J. Cryst. Growth 222, 170 (2001).
45. A. Y. Timoshkin and H. F. Schaefer, J. Am. Chem. Soc. 125, 9998 (2003).
46. A. Y. Timoshkin and H. F. Schaefer, J. Am. Chem. Soc. 126, 12141 (2004).
47. Y. Yamaguchi, B. J. Deleeuw, C. A. Richards, H. F. Schaefer, and G. Frenking, J. Am. Chem. Soc. 116, 11922 (1994).
48. R. Schmid and D. Basting, J. Phys. Chem. A 109, 2623 (2005).
49. D. R. Bowler and C. M. Goringe, Surf. Sci. 360, L489 (1996).
50. D. R. Bowler, J. H. G. Owen, C. M. Goringe, K. Miki, and G. A. D. Briggs, J. Phys.: Condens. Matter 12, 7655 (2000).
51. W. Brenig, H. J. Kreuzer, and S. H. Payne, Phys. Rev. B 67, 205419 (2003).
52. C. Mui, S. F. Bent, and C. B. Musgrave, J. Phys. Chem. B 108, 18243 (2004).
53. F. M. Zimmermann and X. Pan, Phys. Rev. Lett. 85, 618 (2000).
54. S. Cereda, F. Montalenti, M. Cogoni, D. Branduardi, M. W. Radny, P. V. Smith, and L. Miglio, Surf. Sci. 600, 4445 (2006).
55. M. Ceriotti and M. Bernasconi, Phys. Rev. B 76, 245309 (2007).
56. M. Ceriotti, S. Cereda, F. Montalenti, L. Miglio, and M. Bernasconi, Phys. Rev. B 79, 165437 (2009).
57. C. M. Goringe and D. R. Bowler, Phys. Rev. B 56, R7073 (1997).
58. C. M. Goringe and D. R. Bowler, Surf. Sci. 407, L681 (1998).
59. J. P. Peng, D. J. Mann, and J. Randall, J. Comput. Theor. Nanosci. 2, 293 (2005).
60. B. S. Swartzentruber, A. P. Smith, and H. Jonsson, Phys. Rev. Lett. 77, 2518 (1996).
61. F. Zipoli, S. Cereda, M. Ceriotti, M. Bernasconi, L. Miglio, and F. Montalenti, Appl. Phys. Lett. 92, 191908 (2008).
62. P. Bratu, K. L. Kompa, and U. Hofer, Chem. Phys. Lett. 251, 1 (1996).
63. S. Cereda, M. Ceriotti, F. Montalenti, M. Bernasconi, and L. Miglio, Phys. Rev. B 75, 235311 (2007).
64. S. Cereda, F. Montalenti, and L. Miglio, Surf. Sci. 601, 3970 (2007).
65. S. Cereda, F. Zipoli, M. Bernasconi, L. Miglio, and F. Montalenti, Phys. Rev. Lett. 100, 046105 (2008).
66. M. Durr and U. Hofer, Surf. Sci. Rep. 61, 465 (2006).
67. A. Dollet and S. de Persis, J. Anal. Appl. Pyrol. 80, 460 (2007).
68. D. R. Bowler, Phys. Rev. B 67, 115341 (2003).
69. G. Brocks and P. J. Kelly, Phys. Rev. Lett. 76, 2362 (1996).
70. M. Fehrenbacher, J. Spitzmuller, U. Memmert, H. Rauscher, and R. J. Behm, J. Vac. Sci. Technol. A 14, 1499 (1996).
71. M. Fehrenbacher, J. Spitzmuller, M. Pitter, H. Rauscher, and R. J. Behm, Jpn. J. Appl. Phys. 36, 3804 (1997).
72. J. J. Boland, Adv. Phys. 42, 129 (1993).
73. J. Shi, E. S. Tok, and H. C. Kang, J. Chem. Phys. 127, 164713 (2007).
74. S. M. Gates, C. M. Greenlief, and D. B. Beach, J. Chem. Phys. 93, 7493 (1990).
75. S. M. Gates and S. K. Kulkarni, Appl. Phys. Lett. 58, 2963 (1991).
76. M. J. Bronikowski, Y. J. Wang, M. T. McEllistrem, D. Chen, and R. J. Hamers, Surf. Sci. 298, 50 (1993).
77. J. Spitzmuller, M. Fehrenbacher, M. Pitter, H. Rauscher, and R. J. Behm, Phys. Rev. B 55, 4659 (1997).
78. J. Spitzmuller, M. Fehrenbacher, H. Rauscher, and R. J. Behm, Phys. Rev. B 63, 041302 (2001).
79. F. C. H. Lim, E. S. Tok, and H. C. Kang, Phys. Rev. B 74, 205333 (2006).
80. M. Liehr, C. M. Greenlief, M. Offenberg, and S. R. Kasi, J. Vac. Sci. Technol. A 8, 2960 (1990).
81. S. M. Gates, C. M. Greenlief, S. K. Kulkarni, and H. H. Sawin, J. Vac. Sci. Technol. A 8, 2965 (1990).
82. G. Brocks, P. J. Kelly, and R. Car, Phys. Rev. Lett. 66, 1729 (1991).
83. Y. W. Mo, J. Kleiner, M. B. Webb, and M. G. Lagally, Phys. Rev. Lett. 66, 1998 (1991).
84. Y. W. Mo, J. Kleiner, M. B. Webb, and M. G. Lagally, Surf. Sci. 268, 275 (1992).
85. T. Yamasaki, T. Uda, and K. Terakura, Phys. Rev. Lett. 76, 2949 (1996).
86. R. A. Wolkow, Phys. Rev. Lett. 74, 4448 (1995).
87. Z. Y. Zhang, F. Wu, H. J. W. Zandvliet, B. Poelsema, H. Metiu, and M. G. Lagally, Phys. Rev. Lett. 74, 3644 (1995).
88. B. S. Swartzentruber, Phys. Rev. Lett. 76, 459 (1996).
89. T. R. Mattsson, B. S. Swartzentruber, R. Stumpf, and P. J. Feibelman, Surf. Sci. 536, 121 (2003).
90. Z. Y. Zhang and M. G. Lagally, Science 276, 377 (1997).
91. Y. W. Mo, B. S. Swartzentruber, R. Kariotis, M. B. Webb, and M. G. Lagally, Phys. Rev. Lett. 63, 2393 (1989).
92. B. S. Swartzentruber, Phys. Rev. B 55, 1322 (1997).
93. B. S. Swartzentruber, Surf. Sci. 386, 195 (1997).
94. C. Cavallotti, A. Barbato, and A. Veneroni, J. Cryst. Growth 266, 371 (2004).
95. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
96. C. Y. Lee W. Yang, and R.G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
97. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, T. V. Vreven, Jr. K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochtersk, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, A. L. G. Liu, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople, Gaussian 03 (Gaussian, Inc., Pittsburgh, 2003).
98. P. Nachtigall, K. D. Jordan, and C. Sosa, J. Chem. Phys. 101, 8073 (1994).
99. S. Fascella, C. Cavallotti, R. Rota, and S. Carra, J. Phys. Chem. A 109, 7546 (2005).
100. C. Peng and H. B. Schlegel, Israel J. Chem. 33, 449 (1994).
101. M. C. Flowers, N. B. H. Jonathan, Y. Liu, and A. Morris, J. Chem. Phys. 99, 7038 (1993).
102. K. A. Fichthorn and W. H. Weinberg, J. Chem. Phys. 95, 1090 (1991).
103. M. Matsumoto and T. Nishimura, ACM Trans. Model. Comput. Simul. 8, 3 (1998).
104. J. J. Boland, Phys. Rev. Lett. 65, 3325 (1990).
105. J. J. Boland, Phys. Rev. Lett. 67, 1539 (1991).
106. M. Rondanini, C. Cavallotti, D. Ricci, D. Chrastina, G. Isella, T. Moiseev, and H. Kanel, J. Appl. Phys. 104, 013304 (2008).
107. P. L. Novikov, A. Le Donne, S. Cereda, L. Miglio, S. Pizzini, S. Binetti, M. Rondanini, C. Cavallotti, D. Chrastina, T. Moiseev, H. von Kanel, G. Isella, and F. Montalenti, Appl. Phys. Lett. 94, 051904 (2009).
108. T. Moiseev, D. Chrastina, G. Isella, and C. Cavallotti, J. Phys. D, Appl. Phys. 42, 072003 (2009).
109. M. Rondanini, S. Cereda, F. Montalenti, L. Miglio, and C. Cavallotti, Surf. Coat. Technol. 201, 8863 (2007).
110. S. Inanaga, F. Rahman, F. Khanom, and A. Namiki, J. Vac. Sci. Technol. A 23, 1471 (2005).
111. T. G. Mihopoulos, V. Gupta, and K. F. Jensen, J. Cryst. Growth 195, 733 (1998).
112. C. M. Greenlief and M. Armstrong, J. Vac. Sci. Technol. B 13, 1810 (1995).
113. SPPARKS, http://www.sandia.gov/~sjplimp/spparks.html (2009).