GaN 中 Er 掺杂缺陷能级的第一性原理鉴别

铒（Er）掺杂 GaN 因光电应用已被广泛研究，但其缺陷物理仍未被很好理解。在本工作中，我们报道了关于 GaN 中 Er 相关缺陷复合体的结构、能量学及热力学跃迁能级的第一性原理杂化密度泛函研究。我们首次发现 Er$_{\rm Ga}$-C$_{\rm N}$-$V_{\rm N}$（由 Er、C 杂质和 N 空位组成的缺陷复合体）和 Er$_{\rm Ga}$-O$_{\rm N}$-$V_{\rm N}$（由 Er、O 杂质和 N 空位组成的复合体）分别在导带下 0.18 和 0.46 eV 处形成缺陷能级。连同最近被发现产生 0.61 eV 施主能级的 Er$_{\rm Ga}$-$V_{\rm N}$（由 Er 和 N 空位组成的缺陷复合体），这些缺陷复合体为实验中观测到的 Er 相关缺陷能级提供了解释。还讨论了这些缺陷在发光 Er 中心的光激发中的作用。