CuGaSe$_2$ 中 $\Sigma3$ 晶界缺陷的第一性原理研究
材料科学
2021-03-22 v1
摘要
我们提出了对 CuGaSe 中阳离子-Se 3 (112) 晶界的第一性原理计算研究。我们讨论了这些晶界的结构，以及本征缺陷和 Na 杂质对其电子性质的影响。形成能表明，缺陷倾向于优先在晶界处形成，而非晶粒内部。我们发现，在富 Ga 生长条件下，Cu 空位以及 Ga 占据 Cu 位和 Cu 占据 Ga 位的反位缺陷是导致平衡费米能级被钉扎在带隙中部、从而引起载流子耗尽的主要原因。处于 +1 电荷态的 Cu 位 Na 杂质对此也有贡献。另一方面，在贫 Ga 生长条件下，Cu 空位和 Ga 占据 Cu 位反位缺陷的形成能相对较高，不足以对载流子密度或平衡费米能级位置产生显著影响。因此，在这些条件下，Cu 占据 Ga 位反位缺陷导致 型晶界。此外，其形成能低于 Cu 位 Na 杂质的形成能。因此，后者将无法像在 CuInSe 晶界中那样充当阻止晶界处复合的空穴势垒。我们还讨论了缺陷对块体 CuGaSe 电子性质的影响，我们假设其反映了晶粒内部的特性。
引用
@article{arxiv.2103.10704,
title = {First-principles study of defects at $\Sigma3$ grain boundaries in CuGaSe$_2$},
author = {R. Saniz and J. bekaert and B. Partoens and D. Lamoen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.10704},
year = {2021}
}
备注
7 pages, 4 figures