Ge_(1-x)Sn_x合金中的非替位单原子缺陷

与其他IV族半导体组合不同，Ge_(1-x)Sn_x合金在x较大时难以形成。然而，在x较小时，它们是性能良好的替位化合物的典型例子，这对于利用窄带隙半导体的电子特性是可取的。在本文中，我们提出了另一种单点缺陷（$\beta-Sn$）的出现，该缺陷由一个位于Ge双空位中心的单个Sn原子组成，这可能解释了这些事实。据此，我们通过对局部缺陷进行广泛的从头算数值计算，研究了这些合金的电子和结构性质。结果表明，$\beta$缺陷的环境向立方八面体构型弛豫，促进了金属白锡的成核及其偏析，正如在非晶样品中发现的那样。利用这些局部缺陷计算得到的信息，我们建立了一个简单的统计模型来研究在热平衡下这些$\beta$缺陷可以形成的浓度。这些结果与关于在室温下无法形成均匀合金的临界浓度的实验结果非常吻合。我们的模型还预测了观察到的现象：在较低温度下临界浓度会增加。我们还进行了电子结构的单点有效场计算，这进一步支持了我们的假设。