基于第一性原理的硅中氢在有限温度下的动力学
材料科学
2022-04-29 v1
摘要
硅中的氢点缺陷仍存在未解问题，其揭示对硅技术的未来进展至关重要。开放问题之一是从高于 C 淬火至室温的 Si 中原子氢凝聚成分子的机制。基于第一性原理计算，我们在简谐近似下研究了有限温度下氢单体与二聚体的热力学。形成自由能表明，高温下 H 的布居与 H 相比不可忽略。结果使我们提出，分子的形成发生在冷却过程中、温度窗口 K 之内，高于此窗口分子与 Si-Si 键碰撞并解离，低于此窗口 H 的比例变得可忽略。H 的形成，尤其是快速扩散中性物种的形成，也能解释原子氢在升高温度下的表观\emph{加速}扩散性，相较于由低温测量外推所得数值。我们最后表明，假设分子在包括过渡态的整条最小能量路径上近乎自由转子，可更好地描述观测到的分子扩散性。
引用
@article{arxiv.2204.13334,
title = {Dynamics of hydrogen in silicon at finite temperatures from first-principles},
author = {Diana Gomes and Vladimir P. Markevich and Anthony R. Peaker and José Coutinho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.13334},
year = {2022}
}