原子级信息驱动的器件工程（AIDE）方法实现：以 GaAs 为例

辐射产生的缺陷对半导体器件的寿命和性能具有显著影响。我们提出了一种 Atomistically Informed Device Engineering（AIDE）方法，将第一性原理缺陷属性和实验测量参数整合到器件模型中，以动态模拟半导体中的缺陷化学。对于掺杂硼的镓砷（GaAs）材料，我们展示了三项能力：（i）费米能级 $E_F$ 的移动，包括其分量电子与空穴费米能级；（ii）包括砷空位作为例的动力学电荷平衡；（iii）由库仑吸引的 Ga_i 与砷空位 $v_{As}$ 之间的扩散驱动反应。受电荷载流子反应驱动，电子与空穴费米能级在达到 $E_F\approx1.32$ eV 的平衡状态前保持不相同。该平衡费米能级通过成功识别砷空位缺陷中最占据的电荷态 $v_{As}^{3-}$ 得到验证。最后，由平移后的费米能级和电荷平衡过程产生的库仑吸引作用，在 $Ga_i^{1+}$ 与 $v_{As}^{3-}$ 之间导致形成双负电镓砷拮抗缺陷 $Ga_{As}^{2-}$。AIDE 方法可以访问实验上不可及的短时间尺度和低浓度范围，可推广到更复杂的系统（如铟镓砷），并在解决 GaAs 中的开放问题后，可作为虚拟实验为难以测量的物理量提供上界估计。