含键心氢、氢二聚体及其他氢复合物的晶体硅：动力学、振动、电子及光学性质
材料科学
2014-06-04 v1
摘要
引入晶体 (c-) 或非晶 (a-) 硅 (Si) 中的氢在改善硅的光伏应用性能方面起着重要作用。在 c-Si 和 a-Si 中进行低温质子注入或对 Si 薄膜进行 H 掺杂，会引入处于键心位置 (BCH) 的亚稳态氢，随着温度升高，其会解离成新的亚稳态复合物。利用从头算分子动力学，我们报道了 BCH（一种便捷的氢模型系统）在晶体 Si 中的稳定性，以及在宽温度范围（包括接近太阳能电池工作条件的温度）内其温度诱导的解离产物。我们特别关注了新近实验发现的 H2** 二聚体和 H2* 二聚体，以及孤立的间隙氢和单氢化物。每种复合物在频谱、态密度 (DOS) 和介电常数虚部中均留下了与实验吻合良好的特征信号。所有复合物都改变了纯 c-Si 能隙附近的区域。BCH 引入了特征施主能级，导致在本征导带正下方出现一个强烈的 DOS 峰。费米能级升高，用两个电子填充这些施主态，并导致介电常数虚部在红外区域出现强峰。H2** 和 H2* 二聚体在介电常数虚部中引入了低能拖尾。这些结果对于经常涉及氢的 Si 薄膜生长的实验原位光学表征具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1406.0562,
title = {Dynamical, Vibrational, Electronic and Optical Properties in c-Si:H with Bond-Centered-Hydrogen, H Dimers and Other H Complexes},
author = {Z. A. Ibrahim and A. I. Shkrebtii and F. Zimmer-de Iuliis and F. Gaspari},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.0562},
year = {2014}
}
备注
7 pages, 5 figures