通过多声子发射进行非辐射载流子俘获的第一性原理理论
材料科学
2015-03-25 v1
摘要
我们开发了一种实用的第一性原理方法，用于确定半导体中缺陷处的非辐射载流子俘获系数。我们考虑了通过多声子发射发生的跃迁。理论中的参数，包括电子 - 声子耦合矩阵元，均使用基于杂化密度泛函理论的最先进电子结构技术进行了一致计算。这些技术提供了对体能带结构以及缺陷几何结构和波函数的显著改进描述。为了正确描述带电中心的载流子俘获过程，我们提出了一种在超胞计算框架下处理长程库仑相互作用对散射态影响的方法。我们还讨论了载流子俘获微扰处理中初始条件的选择。作为基准，我们将该理论应用于 GaN 和 ZnO 中的几个空穴俘获中心，这两种材料具有重要的技术意义，其缺陷作用正在被积极研究。计算得到的空穴俘获系数与实验数据吻合良好。我们讨论了对宽禁带半导体缺陷物理的见解，例如电子 - 声子耦合的强度以及不同声子模式的作用。
引用
@article{arxiv.1407.4197,
title = {First-principles theory of nonradiative carrier capture via multiphonon emission},
author = {Audrius Alkauskas and Qimin Yan and Chris G. Van de Walle},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.4197},
year = {2015}
}