电子与光电器件辐射退化的多时间尺度微观理论

提出了一种多时间尺度混合模型，用于微观研究电子器件的性能退化，涵盖辐射效应研究的三个独立阶段：超快位移级联、中间缺陷稳定化和团簇形成，以及慢速缺陷反应和迁移。在前两个阶段的分子动力学计算中采用了真实的原子间势，时间跨度长达 100 ns，系统由厚度为晶格常数数百倍的层组成。这些各层的准稳态结果作为初始条件输入到速率扩散理论中，以计算介观尺度层状结构系统中点缺陷的稳态分布，包括平面偏置位错环和球形中性空穴，时间尺度要长得多。借助密度泛函理论指定点缺陷的电子性质，在研究电子和光电器件的退化时考虑了这些缺陷和团簇的空间分布，例如载流子动量弛豫时间、缺陷介导的非辐射复合、缺陷辅助的电子隧穿以及缺陷或带电缺陷的拉曼散射。预计此类理论研究对于充分理解识别缺陷种类的物理机制、场效应晶体管、光电探测器、发光二极管和太阳能电池的性能退化，以及在其微观结构设计阶段开发有效的缓解方法至关重要。