氦掺入稳定的直接带隙硅化物
材料科学
2020-06-12 v1
摘要
由于在许多技术相关领域的潜在应用，寻找直接带隙硅基半导体引起了极大兴趣。本研究考察了掺入氦作为在硅中形成直接带隙的可能途径。结构预测和第一性原理计算表明，氦在高压下与硅反应，形成稳定化合物 Si2He 和 Si3He。两种化合物均具有主—客结构，由填充了氦客原子的通道状硅主体框架组成。两种化合物中的硅框架在移除氦后可保持至常压，形成两种纯硅同素异形体。两种硅—氦化合物和两种硅同素异形体均表现出 0.84–1.34 eV 的直接或准直接带隙，接近太阳能电池应用的最优值（约 1.3 eV）。分析表明，具有电偶极跃迁允许带隙的 Si2He 比金刚石立方硅具有更高的吸收能力，这使其成为薄膜太阳能电池的有前途候选材料。
引用
@article{arxiv.2006.06319,
title = {Helium Incorporation Stabilized Direct-gap Silicides},
author = {Shicong Ding and Jingming Shi and Jiahao Xie and Wenwen Cui and Pan Zhang and Kang Yang and Jian Hao and Meiling Xu and Qingxin Zeng and Lijun Zhang and Yinwei Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.06319},
year = {2020}
}