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非晶氧化物半导体第一性原理建模的最佳实践：统计框架及在 Zn-Sn-O 中的应用

材料科学 2026-07-09 v1
作者: Michiel J. van Setten , Tonglin L. Newsom , Christopher Pashartis , Vera van Noort , Rebecca L. Peterson , Geoffrey Pourtois
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摘要

三元和四元非晶氧化物半导体具有许多使其成为显示、存储和后端逻辑等电子应用中有前途候选者的特性。然而，为特定应用寻找合适的材料并优化其性质、沉积和集成，需要对相关的物理和化学有透彻的理解。如果正确执行，第一性原理计算可以在增强这种理解方面发挥关键作用。在这项工作中，我们以 Zn-Sn-O 系统为例，强调了在应用这些计算的研究中经常观察到的几个陷阱。我们表明，正确理解晶体与非晶或无序相物理之间的根本差异至关重要，对结构模型的适当统计采样同样重要。对于 Zn-Sn-O 系统，我们得出结论，从性能（迁移率和初始阈值电压）的角度来看，它是一类很有前途的材料。然而，我们的计算结果表明，它可能存在与 IGZO 中类似的对氢诱导掺杂的敏感性。

关键词

非晶氧化物半导体 第一性原理建模 统计采样 Zn-Sn-O 系统 氢诱导掺杂

引用

@article{arxiv.2607.08667,
  title  = {Best Practices for First-Principles Modeling of Amorphous Oxide Semiconductors: A Statistical Framework and Application to Zn-Sn-O},
  author = {Michiel J. van Setten and Tonglin L. Newsom and Christopher Pashartis and Vera van Noort and Rebecca L. Peterson and Geoffrey Pourtois},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.08667},
  year   = {2026}
}