从针孔密度到成核起始：选择性原子层沉积中SAM（表面修饰）屏障性能的数值模型

《The Journal of Physical Chemistry C》：From Pinhole Density to Nucleation Onset: A Numerical Model for SAM Barrier Performance in Selective Atomic Layer Deposition

通过建立基于sigmoid函数的数值模型，揭示了表面粗糙度及SAM-基板结合强度对孔洞成核动力学的影响规律，指出低孔密度D可延长成核延迟，并发现SAM链长与前驱体反应性对特征延迟周期Cd起关键调控作用。

　　

自组装单层（SAMs）被广泛用作区域选择性原子层沉积（AS-ALD）中的阻挡层，但其因针孔形核而失效的机理尚未得到充分量化。在这项工作中，我们开发了一个数值模型，该模型使用S型函数来描述针孔的填充过程，从而能够对多种材料系统的形核数据进行高精度拟合。模型表明，较低的针孔密度D（由更光滑的基底和更强的SAM-基底结合力产生）会延长形核延迟，这与实验结果一致。表面粗糙度的增加或化学结合力的减弱会降低SAMs的致密性和有序性，从而增加D并加速形核过程。特征形核延迟周期Cd与填充针孔所需的时间成正比：较长的SAM链和体积较大、反应性较低的前体物质会延长Cd；而较小、反应性较高的前体物质则会快速穿透针孔，缩短Cd并降低选择性。通过将可测量的表面性质和前体化学性质与形核行为联系起来，该模型为设计在AS-ALD中实现最大选择性的SAMs提供了明确的指导。