基于量子蒙特卡罗模拟的立方氧化铪缺陷能量学
材料科学
2019-07-31 v1
摘要
立方氧化铪 (HfO) 因其高介电常数在电子学诸多应用中备受关注。然而，此类应用中的常见缺陷会劣化铪氧（hafina，原文如此）的性质。我们利用基于密度泛函理论 (DFT) 与多体扩散蒙特卡罗 (DMC) 方法的第一性原理计算，研究了立方 HfO 中氧空位与氮取代的电子性质。我们考察了氧空位的五种不同的电荷缺陷态，以及可导致局域磁矩的取代型 N 缺陷。DMC 与 DFT 计算均表明氧空位会在缺陷周围诱导强烈的晶格弛豫。最后，我们将 DMC 得到的缺陷形成能、电荷与自旋密度与 DFT 结果进行比较。尽管 DMC 所得形成能比 GGA+U 的大 0.6~eV -- 1.5~eV，但在缺氧条件下，对于最重要的缺陷——中性与带正电氧空位以及氮取代缺陷——二者吻合相当好。我们的工作证实氮可作为立方氧化铪在电子学应用中的钝化剂。
引用
@article{arxiv.1904.06445,
title = {Defect energetics of cubic hafnia from quantum Monte Carlo simulations},
author = {Raghuveer Chimata and Hyeondeok Shin and Anouar Benali and Olle Heinonen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.06445},
year = {2019}
}