硅中硫杂质的微观结构和载流子俘获截面计算研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w__hailin
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缺陷对调控光电器件性能有着重要作用,但同时缺陷诱导的非辐射载流子俘获也是限制其性能的关键因素。实验上可以通过DLTS等手段来测量载流子俘获截面,然而运用第一性原理计算研究该截面却很难。近年来,基于电声耦合效应和静态耦合理论计算俘获截面的方法已经应用在Ga N等体系中,但硅体系的研究却鲜有报道。本文主要研究硅中硫杂质的微观结构和载流子俘获截面。计算俘获截面的关键步骤是计算电声耦合矩阵元,而原有的Quantum Espresso中电声耦合矩阵元计算模块不能考虑自旋极化情况。因此,我们把自旋极化部分植入该计算模块,并以GaN和Cu2Zn Sn S4体系为例,进行了基准测试,证明了程序的准确性。我们系统研究了硫掺杂硅体系中SSi替位缺陷的缺陷构型、缺陷能级、以及相应的载流子俘获截面。我们发现S+Si除了具有高对称性的构型外,还存在一种具有较高畸变的构型。计算表明,这两种构型对应的缺陷深能级位置接近,且与实验观测的结果相符;畸变构型的S+Si的空穴俘获截面与实验符合,证明了S+Si俘获空穴是多声子过程;而S0Si的空穴俘获截面远远低于实验数据,说明S0Si俘获空穴不是多声子过程,而是实验分析的Auger过程。本文结果为基于电声耦合效应和静态耦合理论预测载流子俘获截面提供了一个可行的计算方法。
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