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半导体硅在微电子技术领域是最重要的功能材料,随着应用范围的扩大,对其光、热、电、机械等性能的要求越来越高。科学家研究出可以通过对硅表面进行化学修饰来改进其性能。本文主要从理论方面探讨小分子在硅表面上的反应机理。主要的研究体系有H2S分子在Si(111)-7×7面上的吸附解离,吡嗪和嘧啶在Si(111)-7×7表面上的化学吸附,二甲基硅烷和三甲基硅烷在Si(100)-2×1表面上的分解吸附。首先,采用密度泛函理论研究H2S分子在Si(111)-7×7表面的吸附解离。对四个H2S分子分别在吸附原子和剩余原子位上的分解反应路径进行了研究。计算结果表明,第一个H2S分子在这两个不同的硅原子位置上的初始吸附解离而形成SH吸附物是无能垒的过程。升高温度可导致H-S键进一步分离。这种分离开始于H-S碎片的插入,接着是H-的转移过程。随后,第二个H2S分子进攻吸附原子位(Sia),第二个H2S分子中的一个H原子和Sia-H表面的H原子被提取而释放出气态H2,第二个H2S分子剩余的S-H碎片占据吸附原子位(Sia)。紧接着S-H碎片插入到Sia-Si背键。随后是H-转移到吸附原子位(Sia)上的过程。同样,来自于第三个和第四个H2S分子的Si-H碎片分别被插入到Sia-Si背键,伴随着H的转移过程而最终形成Si4+态。其次,利用密度泛函理论结合簇模型研究了吡嗪和嘧啶在重构的Si(111)-7×7表面上的化学吸附机理。吡嗪和嘧啶在Si(111)-7×7表面上的三种化学吸附类型,如配键结合,[4+2]-类和[2+2]-类环加成反应分别得到了研究。计算结果表明：[4+2]-类环加成反应与配键结合和[2+2]-类环加成反应相比,是热力学和动力学最有利的反应过程。最后,利用DFT方法并结合Si15H16双二聚体簇模型和Si23H24 V-trench模型计算了二甲基硅烷和三甲基硅烷在Si(100)-2×1表面上的分解吸附机理。三个不同的Si-H,C-H,和Si-C断裂的反应路径分别通过理论方法研究。计算结果表明：二甲基硅烷和三甲基硅烷的Si-H分离吸附路径相对于其他两个路径在动力学上是最有利的。本论文从理论上研究了H2S、吡嗪和嘧啶这三种小分子在Si(111)-7×7表面上的分离吸附机理,以及二甲基硅烷和三甲基硅烷这两种小分子在Si(100)-2×1表面上的吸附机理。从微观上揭露了这几种小分子在硅表面上的化学修饰机理,为实验提供了理论依据。