Theoretical studies of growth reactions on diamond surfaces

Computational Materials Chemistry: Methods and Applications

Volumn , Issue , 2005, Pages 266-307

  Zapol, P ^a   Curtiss, L A ^a   Tamura, H ^b   Gordon, M S ^c  

^a ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b KANAZAWA UNIVERSITY   (Japan)

^c IOWA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84889971560     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1007/1-4020-2117-8_7     Document Type: Chapter

References (148)

1. Properties of Diamond, Ed. J. E. Field, Academic Press, London, 1979.
2. F. P. Bundy, H. T. Hal, H. M. Strong, and R. H. Wentorf, Nature 176, 51 (1955).
3. J. C. Angus and C. C. Hayman, Science 241, 913 (1988).
4. Synthetic Diamond, Eds. K. E. Spears and J. P. Dismukes, John Wiley and Sons, New York, 1994.
5. D.M. Gruen. Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 211-59, (1999).
6. D. Zhou, D. M. Gruen, L.-C. Qin, T. G. McCauley, and A. R. Krauss, J. Appl. Phys. 84, 1981 (1998).
7. D. Huang, M. Frenklach, and M. Maroncelli, J. Phys. Chem. 92, 6379 (1988)
8. M. Frenklach and K. E. Spear J. Mater. Res. 3, 133, (1988).
9. K. E. Spears and M. Frenklach, in Synthetic Diamonds. K.E. Spear, J.P.Dismukes, Eds. J. Wiley, New York. (1994).
10. M. C. Zerner, in Reviews in Computational Chemistry, K. B. Lipkowitz and D. B. Boyd, Eds., VCH Publishers, New York, 1991, Vol. 2, pp. 313-365; (b)
11. J. J. P. Stewart, in Reviews in Computational Chemistry, K. B. Lipkowitz and D. B. Boyd, Eds., VCH Publishers, New York, 1990, Vol. 1, pp. 45-81.
12. W. J. Hehre, L. Radom, J. A. Pople, and P. v. R. Schleyer, Ab Initio Molecular Orbital Theory; Wiley, New York, 1987
13. F. Jenson, Introduction to Computational Chemistry, Wiley, New York, 1999.
14. L. J. Bartolotti and K. Flurchick, in Reviews in Computational Chemistry, K. B. Lipkowitz and D. B. Boyd, Eds., VCH Publishers, New York, 1995, Vol. 7, pp. 187-216
15. W. Kohn, A. D. Becke, and R. G. Parr, J. Phys. Chem., 100, 12974 (1996).
16. J. C. Slater and G. F. Koster, Phys. Rev. 94, 1498 (1954)
17. I. Lefebvre, M.Lannoo, and G. Allan, Phys. Rev. B 39, 13518 (1989) .
18. L. A. Curtiss, K. Raghavachari, G. W. Trucks, and J. A. Pople, J. Chem. Phys., 94, 7221 (1991)
19. L. A. Curtiss, K. Raghavachari, P. C. Redfern, V. Rassolov, and J. A. Pople, J. Chem. Phys., 109, 7764 (1998).
20. R.J. Buenker, S.D. Peyerimhoff, W. Butscher, Mol. Phys., 35, 771 (1978).
21. R. J. Bartlett and J. F. Stanton, in Reviews in Computational Chemistry, K. B. Lipkowitz and D. B. Boyd, Eds., VCH Publishers, New York, 1994, Vol. 5, pp. 65-169.
22. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
23. P. J. Stephens, F. J. Devlin, C. F. Chabalowski, and M. J. Frisch, J. Phys. Chem., 98, 11623 (1994).
24. B. G. Johnson, P. M. W. Gill, and J. A. Pople, J. Chem. Phys., 98, 5612 (1993).
25. L. A. Curtiss, K. Raghavachari, P. C. Redfern, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 106, 1063 (1997).
26. M. J. S. Dewar and W. Thiel, J. Am. Chem. Soc. 99, 4899 (1977).
27. M. J. S. Dewar, E. Zoebisch, E. F. Healy, and J. J. P. Stewart, J. Am. Chem. Soc. 107, 3902 (1985).
28. J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem. 10, 209 (1989).
29. J. Shoemaker, L. W. Burggarf and M. S. Gordon J. Phys. Chem. A 103, 3245 (1999).
30. F. Maseras and K. Morokuma, J. Comput. Chem. 16, 1170 (1995).
31. D. Porezag, Th. Frauenheim, Th. Kohler, G. Seifert, and R. Kaschner, Phys. Rev. B 51, 12947 (1995).
32. T. Frauenheim, G. Seifert, M. Elstner, Z. Hajnal, G. Jungnickel, D. Porezag, S. Suhai, R. Scholz, Physica Status Solidi B: Basic Research 217, 41 (2000).
33. M. Elstner, Q. Cui, P. Munih, E. Kaxiras, T. Frauenheim, and M. Karplus, J Comput Chem 24, 565 (2003).
34. S. Zygmunt, M. Sternberg, P. Zapol, P. Redfern, and L. Curtiss, unpublished results.
35. M. P. D'Evelyn, Handbook of Industrial Diamonds and Diamond Films, edited by M. A. Prelas, G. Popovici, and L. K. Bigelow, (Marcel Dekker Inc., 1998) pp. 89-146.
36. A. V. Hamza, G. D. Kubiak, R. H. Stulen, Surf. Sci. 237, 35 (1990).
37. B. D. Thoms, J. E. Butler, Surf. Sci. 328, 291 (1995).
38. C. Su, J. C. Lin, Surf. Sci. 406, 149 (1998).
39. D. W. Brenner, Phys. Rev. B 42, 9458, (1990).
40. Y. L. Yang, M. P. D'Evelyn, J. Am. Chem. Soc. 114, 2796 (1992)
41. Y. L. Yang, M. P. D'Evelyn, J. Vac. Sci. Technol. A 10, 978 (1992).
42. W. S. Verwoerd, Surf. Sci. 103, 404 (1981)
43. W. S. Verwoerd, Surf. Sci. 108, 153 (1981).
44. S. P. Mehandru, A. B. Anderson, Surf. Sci. 248, 369 (1991).
45. X. M. Zheng, P. V. Smith, Surf. Sci. 256, 1 (1991).
46. J. L. Whitten, P. Cremaschi, Appl. Surf. Sci. 75, 45 (1994).
47. T. I. Hukka, T. A. Pakkanen, M. P. D'Evelyn, J. Phys. Chem. 98, 12420 (1994).
48. S. Skokov, C. S. Carmer, B. Weiner, M. Frenklach, Phys. Rev. B 49, 5662, (1994)
49. S. H. Yang, D. A. Drabold, J. B. Adams, Phys. Rev. B 48, 5261, (1993).
50. C. Kress, M. Fiedler, W. G. Schmidt, F. Bechstedt, Phys. Rev. B 50, 17697, (1994).
51. J. Furthmüller, J. Hafner, G. Kresse, Phys. Rev. B 50, 15606 (1994).
52. Phys. Rev. B 53, 7334 (1996).
53. M. J. Rutter, J. Robertson, Phys. Rev. B 57, 9241 (1998).
54. P. Krüger, J. Pollmann, Phys. Rev. Lett. 74, 1155 (1995).
55. T. Ogitsu, T. Miyazaki, M. Fujita, M. Okazaki, Phys. Rev. Lett. 75, 4226 (1995).
56. S. Hong, Phys. Rev. B 65, 153408 (2002).
57. H. Tamura, H. Zhou, K. Sugisako, Y. Yokoi, S. Takami, M. Kubo, K. Teraishi, A. Miyamoto, A. Imamura, and M. N. Gamo, T. Ando, Phys. Rev. B 61, 11025 (2000).
58. H. Tamura, H. Zhou, Y. Hirano, S. Takami, M. Kubo, R. V. Belosludov, A. Miyamoto, A. Imamura, M. N. Gamo, and T. Ando, Phys. Rev. B 62, 16995 (2000).
59. J. A. Steckel, G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 66, 155406 (2002).
60. B. N. Davidson, W. E. Pickett, Phys. Rev. B 49, 11253 (1994).
61. M. D. Winn, M. Rassinger, J. Hafner, Phys. Rev. B 55, 5364 (1997).
62. Th. Frauenheim, U. Stephan, P. Blaudeck, D. Porezag, H. -G. Busmann, W. Zimmermann-Edling, S. Lauer, Phys. Rev. B 48, 18189, (1993).
63. M. W. Schmidt and M. S. Gordon, Annu. Rev. Phys. Chem. 49, 233 (1998).
64. B. N. Davidson and W. E. Pickett, Phys. Rev. B49 11253 (1994)
65. D. R. Alfonso, D. A. Drabold, and S. E. Ulloa, Phys. Rev. B51, 14669 (1995).
66. G. Kern, J. Hafner, Phys. Rev. B56, 4203 (1997).
67. A. Scholze, W. G. Schmidt, F. Bechstedt, Phys Rev B 53 13725 (1996).
68. Hafner, A. Scholze, W. G. Schmidt, F. Bechstedt, Thin Solid Films, 281, 256 (1996).
69. M. Saito, Y. Miyamoto, A. Oshiyama, Surf. Sci. 427-428, 53 (1999).
70. M. Saito, A. Oshiyama, Y. Miyamoto, Phys. Rev. B 57 R9412 (1998).
71. G. Kern, J. Hafner, Surf. Sci. 384, 94 (1997).
72. G. Kern, J. Hafner, G. Kresse, Surf. Sci, 366, 445 (1996).
73. G. Kern, J. Hafner, J. Furthmueller, G. Kresse, Surf. Sci. 357, 422 (1996).
74. G. Kern, J. Hafner, G. Kresse, Surf. Sci, 396, 431 (1998).
75. R. C. Brown, C. J. Cramer, and J. T. Roberts, J. Phys. Chem. B 101, 9574 (1997).
76. M. Frenklach, J. Appl. Phys. 65, 5142 (1989).
77. M. Frenklach, H. Wang, Phys. Rev. B 43, 1520 (1991).
78. D. W. Brenner, and M. Page, J. Am. Chem. Soc. 113, 3270 (1991).
79. P. de Sainte Claire, P. Barbarat, W. L. Hase J. Chem. Phys. 101 2476 (1994).
80. K. Larsson, J. Carlsson, Phys. Rev. B 59, 8315 (1999).
81. M. Heggie, G. Jungnickel, C. Latham, Diamond Related Mater. 5, 236 (1996).
82. X. Y. Chang, D. L. Thompson, L. M. Raff, J. Chem. Phys. 100, 1765 (1994).
83. M. Frenklach and S. Skokov, J. Phys. Chem., B101, 3025 (1997).
84. E.J. Dawnkaski, D. Srivasta, and B. J. Garrison, J. Chem. Phys. 102, 9401 (1995).
85. S. J. Harris, D. N. Belton, and R. J. Blint, J. Appl. Phys. 70, 2654 (1991).
86. D. N. Belton and S. J. Harris, J. Chem. Phys. 96, 2371 (1992).
87. S. J. Harris and D. N. Belton, Jpn. J. Appl. Phys. 30, 2615 (1991).
88. S. J. Harris and D. G. Goodwin, J. Phys. Chem. 97, 23 (1993).
89. D. Huang, and M.Frenklach, J. Phys. Chem. 96, 1868 (1992).
90. S. Skokov, B. Weiner, and M.Frenklach, J. Phys. Chem. 94, 7073 (1994)
91. S. Skokov, B. Weiner, and M.Frenklach, J. Phys. Chem. 99, 5616 (1995).
92. S. Skokov, B. Weiner, and M. Frenklach, J. Phys. Chem. 98, 8 (1994).
93. M. Frenklach, S. Skokov, and B. Weiner, Nature 372 535 (1994).
94. B.H. Besler, W.L. Hase, and K.C. Hass, J. Phys. Chem. 96, 9369 (1992).
95. C. D. Latham, M. I. Heggie, R. Jones, Diamond and Related Materials 2, 1493 (1993).
96. J. Peploski, D. L. Thompson, and L. M. Raff, J. Phys. Chem. 96, 8538 (1992).
97. M. Frenklach, J. Chem. Phys. 97, 5794 (1992).
98. S. Skokov, B. Weiner, and M. Frenklach, J. Phys. Chem. 98, 8 (1994).
99. S. W. Yang, X. Xie, P. Wu, K. P. Loh, J. Phys. Chem. B 107, 985 (2003).
100. H. Kawarada, H. Sasaki, and A. Sato, Phys. Rev. B 52, 11351 (1995).
101. T. Tsuno, T. Tomikawa, S. Shikata, T. Imai, and N. Fujimori, Appl. Phys. Lett. 64, 572 (1994).
102. S. Skokov, B. Weiner, M. Frenklach, Th. Frauenheim, and M. Sternberg, Phys. Rev. B 52, 5426 (1995).
103. T. I. Hukka, T. A. Pakkanen, and M. P. D'Evelyn, Surf. Sci. 359, 213 (1996).
104. J. K. Kang and C. B. Musgrave, J. Chem. Phys. 113, 7582 (2000).
105. H. Tamura, H. Zhou, S. Takami, M. Kubo, A. Miyamoto, M. N.-Gamo, and T. Ando, J. Chem. Phys. 115, 5284 (2001).
106. C. C. Battaile, D. J. Srolovitz, I. I. Oleinik, D. G. Pettifor, A. P. Sutton, S. J. Harris, and J. E. Butler, J. Chem. Phys. 111, 4291 (1999).
107. E. J. Dawnkaski, D. Srivastava, and B. J. Garrison, J. Chem. Phys. 104, 5997 (1996).
108. M. Kaukonen, P. K. Sitch, G. Jungnickel, R. M. Nieminen, S. Poykko, D. Porezag, and Th. Frauenheim, Phys. Rev. B 57, 9965 (1998).
109. J. A. Pople, J. S. Binkley and R. Seeger, Int. J. Quantum Chem. S10, 1 (1976).
110. H. Nakano, J. Chem. Phys. 99, 7983 (1993)
111. H. Nakano, Chem. Phys. Lett. 207, 372 (1993).
112. Synthetic Diamonds, K.E. Spear, J.P.Dismukes, Eds. New York. John Wiley. (1994).
113. D. M. Gruen, S. Liu, A. R. Krauss, and X. Pan, J. Appl. Phys. 75, 1758 (1994).
114. D. M. Gruen, S. Liu, A. R. Krauss, J. Luo, and X. Pan, Appl. Phys. Lett. 64, 1502 (1994).
115. D. A. Horner, L. A. Curtiss, D. M. Gruen, Chem. Phys. Lett. 233, 243 (1995).
116. P. C. Redfern, D. A. Horner, L. A. Curtiss, D. M. Gruen, J. Phys. Chem. 100, 11654 (1996).
117. M. Sternberg, M. Kaukonen, R. M. Niemimen, Th. Frauenheim, Phys. Rev. B 63, 1655414 (2000).
118. D. M. Gruen, P. C. Redfern, D. A. Horner, P. Zapol, L. Curtiss, J. Phys. Chem. B 103, 5459 (1999).
119. M. Sternberg, P. Zapol, L. Curtiss, Phys. Rev. B, in press.
120. M. Sternberg, P. Zapol, T. Frauenheim, J. Carlisle, D. M. Gruen, and L. A. Curtiss, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 675, W12.11.1 (2001).
121. H. G. Busmann, I. V. Hertel, Carbon, 36, 391 (1998).
122. R. E. Thomas, R. A. Rudder, R. J. Markunas, J. Vac. Sci. Technol. A 10, 2451 (1992).
123. T. Ando, K. Yamamoto, M. Ishii, M. Kamo, Y. Sato, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 89, 3635 (1993).
124. P. E. Pehrsson, Electrochem. Soc. Proc. 95-4, 436 (1995).
125. K.P.Loh, X.N.Xie, Y.H.Lim, E.J.Teo, J.C.Zheng, T.Ando, Surf. Sci. 505, 93 (2002).
126. J. L. Whitten and P. Cremaschi, Appl. Surf. Sci. 75, 45 (1994).
127. P. Badziag and W. S. Verwoerd, Surf. Sci. 183, 469 (1987).
128. X. M. Zheng, P. V. Smith, Surf. Sci. 262, 219 (1992).
129. S. Skokov, B. Weiner, and M. Frenklach, Phys. Rev. B 49, 11374 (1994).
130. S. Skokov, B. Weiner, and M. Frenklach, Phys. Rev. B 55, 1895 (1997).
131. N. Eimori, Y. Mori, A. Hatta, T. Ito, A. Hiraki, Jpn. J. Appl. Phys. 33, 6312 (1994).
132. S. Yamanaka, H. Watanabe, S. Masai, D. Takeuchi, H. Okushi and K. Kajimura, Jpn. J. Appl. Phys. 37, L1129 (1998).
133. A. T. Collins, in Properties and Growth of Diamond ed. by G. Davies, INSPEC, the Institution of Electronical Engineers, London, UK, 263 (1993)
134. A. T. Collins, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 162, 3 (1990).
135. A. E. Alexenko and B. V. Spitsyn, Diam. Relat. Mater. 1, 705 (1992); (b)
136. S. Koizumi, M. Kamo, Y. Sato, H. Ozaki, and T. Inuzuka, Appl. Phys. Lett. 71, 1065 (1997
137. M. Nesladek, K. Meykens, K. Haenen, L. M. Stals, T. Teraji, and S. Koizumi, Phys. Rev. B 59, 14852 (1999).
138. I. Sakaguchi, M. N.-Gamo, Y. Kikuchi, E. Yasu, H. Haneda, T. Suzuki, and T. Ando, Phys. Rev. B, 60, 2139 (1999)
139. M. N.-Gamo, E. Yasu, C. Xiao, Y. Kikuchi, K. Ushizawa, I. Sakaguchi, T. Suzuki and T. Ando, Diamond Relat. Mater. 9, 941 (2000)
140. M. N-Gamo, C. Xiao, Y. Zhang, E. Yasu, Y. Kikuchi, I. Sakaguchi, T. Suzuki, Y. Sato, and T. Ando, Thin Solid Films 382, 113 (2001).
141. J. A. Garrido, C. E. Nebel, M. Stutzmann, E. Gheeraert, N. Casanova, and E. Bustarret, Phys. Rev. B 65, 165409 (2002).
142. M. Hasegawa, D. Takeuchi, S. Yamanaka, M. Ogura, H. Watanabe, N. Kobayashi, H. Okushi, and K. Kajimura, Jpn. J. Appl. Phys., 38, L1519 (1999).
143. J. F. Prins, Phys. Rev. B, 61, 7191 (2000).
144. Y. Liou, R. Weimer, D. Knight, R. Messier, Appl. Phys. Lett. 56, 437 (1990)
145. Y. Saito, K. Sato, H. Tanaka, K. Fujita, S. Matuda, J. Mater. Sci. 23, 842 (1988)
146. Y. Muranaka, H. Yamashita, and H. Miyadera, J. Appl. Phys. 69, 8145 (1991).
147. O. H. Nielsen and R. M. Martin, Phys. Rev. B 32, 3780 (1985).
148. H, Zhou, Y. Yokoi, H. Tamura, S. Takami, M. Kubo, A. Miyamoto, M. NGamo, and T. Ando, Jpn. J. Appl. Phys., 40, 2830 (2001).