Influence of Impurities on the Oxygen Adsorption on the Ti5Si3(0001) Surface

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of simple and transition metal impurities, as well as interstitial impurities (B, C, and N), on the oxygen adsorption on the Ti5Si3 titanium silicide surface has been studied using the of projector augmented wave method within the electron density functional theory. It has been shown that titanium-substituting impurities belonging to the latter halves of the 3d–5d periods cause most significant changes in the adsorption energy. In addition, simple metals and interstitial impurities reduce the oxygen–surface interaction. By analyzing local electron densities of states, charge density difference distribution, charge transfer, and the overlap population of oxygen bonds to nearest-neighbor atoms, we have revealed special aspects of impurity influence on chemical bonding between the titanium silicide surface and oxygen. Factors responsible for an increase/decrease in the adsorption energy of oxygen on the doped surface are discussed. A correlation between the change in adsorption energy and the electronegativity of impurities has been found.

About the authors

A. V Bakulin

Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: bakulin@ispms.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

L. S Chumakova

Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: bakulin@ispms.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

S. E Kul'kova

Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; National Research Tomsk State University

Author for correspondence.
Email: bakulin@ispms.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia; 634050, Tomsk, Russia

References

  1. H. Nowotny, in Electronic Structure and Alloy Chemistry of the Transition Elements, ed. by P. A. Beck, Intersci. Publ., New York (1963), p. 179.
  2. S. P. Murarka, Silicides for VLSI Applications, Academic Press, New York (1983).
  3. L. J. Chen, Silicide Technology for Integrated Circuits, IEE, London (2009).
  4. J. Derrien, J. Chevrier, V. Le Thanh et al., Appl. Surf. Sci. 56, 382 (1992).
  5. D. L. Anton, D. M. Shah, D. N. Duhl et al., JOM 41, 12 (1989).
  6. R. L. Fleischer, J. Mater. Sci. 22, 2281 (1987).
  7. D. M. Shah, D. Berczik, D. L. Anton et al., Mater. Sci. Eng. A 155, 45 (1992).
  8. R. L. Fleischer, D. M. Dimiduk, and H. A. Lipsitt, Annu. Rev. Mater. Sci. 19, 231 (1989).
  9. R. Swad'zba, L. Swad'zba, B. Mendala et al., Intermetallics 87, 81 (2017).
  10. J. Huang, F. Zhao, X. Cui et al., Appl. Surf. Sci. 582, 152444 (2022).
  11. Z. Li and W. Gao, in Intermetallics Research Progress, ed. by Y. N. Berdovsky, Nova Sci. Publ., New York (2008), p. 1.
  12. Z. Tang, J. J. Williams, A. J. Thom et al., Intermetallics 16, 1118 (2008).
  13. X. Long and Z. Chong, Trans. Nonferrous Met. Soc. China 4, 25 (1994).
  14. M. Ekman and V. Ozolins, Phys. Rev. B 57, 4419 (1998).
  15. M. K. Niranjan, Mater. Res. Express 2, 096302 (2015).
  16. C. Colinet, W. Wolf, R. Podloucky et al., Appl. Phys. Lett. 87, 041910 (2005).
  17. G. Shao, Acta Mater. 53, 3729 (2005).
  18. T. Wang, J. A. Chen, X. Ling et al., Mod. Phys. Lett. B 20, 343 (2006).
  19. C. Colinet and J. C. Tedenac, Intermetallics 18, 1444 (2010).
  20. H. Y. Wang, W. P. Si, S. L. Li et al., J. Mater. Res. 25, 2317 (2010).
  21. P. F. Zhang, Y. X. Li, and P. K. Bai, IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 284, 012013 (2017).
  22. J. J. Williams, Y. Y. Ye, M. J. Kramer et al., Intermetallics 8, 937 (2000).
  23. J. J. Williams, M. J. Kramer, M. Akinc et al., J. Mater. Res. 15, 1773 (2000).
  24. A. J. Thom, V. G. Young, and M. Akinc, J. Alloys Compd. 296, 59 (2000).
  25. Z. Tang, A. J. Thom, and M. Akinc, Intermetallics 14, 537 (2006).
  26. Л. С. Чумакова, А. В. Бакулин, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 161, 874 (2022).
  27. L. S. Chumakova, A. V. Bakulin, S. Hocker et al., Metals 12, 492 (2022).
  28. A. V. Bakulin, L. S. Chumakova, and S. E. Kulkova, Intermetallics 146, 107587 (2022).
  29. P. E. Bl¨ochl, Phys. Rev. B 50, 17953 (1994).
  30. G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
  31. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  32. P. Villars and L. D. Calvert, Pearson's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases, ASM, Metals Park, OH (1985).
  33. A. V. Bakulin, S. Hocker, S. Schmauder et al., Appl. Surf. Sci. 487, 898 (2019).
  34. W. M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 96th Edition, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL (2015), p. 9.
  35. B. Cordero, V. G'omez, A. E. Platero-Prats et al., Dalton Trans. 21, 2832 (2008).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».