4H-SiC 中的本征点缺陷与碳团簇：一项杂化泛函研究

我们报道了第一性原理计算，阐明了在富碳条件下 4H 多型碳化硅（4H-SiC）中本征点缺陷和碳团簇的形成能与电荷转移能级。我们采用了能很好复现 SiC 实验带隙并提供可靠缺陷性质的杂化泛函。对于点缺陷，我们研究了 Si 和 C 在相关位点上的单空位、反位和间隙原子。对于碳团簇，我们系统地向完美 4H-SiC 晶格中引入两个额外 C 原子（移除或不移除 Si 原子），并进行结构优化以识别稳定的缺陷构型。我们发现，在费米能级位于本征区附近的较宽范围内，中性 Si 反位在 Si 点缺陷中能量上是有利的，而带负电的 Si 空位和位于三个 Si 与三个 C 原子包围位点上的带正电 Si 间隙原子分别在 n 型和 p 型条件下变得有利。对于 C 点缺陷，中性 C 反位在本征和 n 型条件下有利，而带正电的 C 空位在 p 型条件下变得有利。我们还发现，双碳反位比 C 分裂间隙原子更有利，而后者是单 C 间隙原子最稳定的形式。