一种用于半导体带电缺陷计算的与现实相符的维度无关方法
材料科学
2020-04-22 v1
摘要
带电缺陷的第一性原理计算通过揭示半导体和绝缘体的基本物理性质，已成为研究的基石。但当前使用所谓 jellium 模型的标准方法遇到了概念模糊与计算困难，尤其对低维半导体材料。在本通讯中，我们提出一种物理的、直接且维度无关的通用模型，用于计算三维（3D）块体及低维半导体中带电缺陷的形成能。在该模型中，电离电子或空穴被置于真实的宿主能带边缘态上，而非虚拟 jellium 态，因此不仅自然保持超胞电中性，且具有明确物理意义。该现实模型对大多数 3D 半导体材料重现了与传统 jellium 模型同等的精度，且显著地，对低维结构，它能消除 jellium 模型中人为长程静电能导致的发散，从而给出带电态缺陷的有意义形成能及相应缺陷的跃迁能级。因此，我们的现实方法将对包括量子点、纳米线、表面、界面和 2D 材料在内的所有低维系统的缺陷物理研究产生显著影响。
引用
@article{arxiv.1910.08762,
title = {A realistic dimension-independent approach for charged defect calculations in semiconductors},
author = {Jin Xiao and Kaike Yang and Dan Guo and Tao Shen and Jun-Wei Luo and Shu-Shen Li and Su-Huai Wei and Hui-Xiong Deng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.08762},
year = {2020}
}