固态材料缺陷计算中带填充修正的物理机制

在固态物理/化学中，精确理解缺陷形成及其对宽禁带绝缘体电子性质的影响是现代半导体技术的基石。然而，当缺陷形成引发导带/价带的部分占据时，缺陷形成的电子结构理论变得复杂，需要对能量计算进行精确的后处理修正。在此，我们剖析这些复杂性，特别关注后处理带填充修正——这一在缺陷形成研究中常需细致处理的关键要素。我们认识到这些修正在维持宽禁带绝缘体电子性质预测准确性方面的重要性，以及它们在强化缺陷形成能计算中可靠共同参考态重要性方面的作用。我们探索了诸如深能级对齐与静电势对齐等先前工作中已采用的解决方案，展示了能带对齐对缺陷形成能的影响。我们的发现表明，缺陷形成对电子结构（即使是深能级）的影响可显著依赖于超胞尺寸。我们还表明，在带填充计算中，需要考虑缺陷形成所诱导的电子结构可能变化，这要求电子结构随超胞尺寸充分收敛。因此，本工作强调了更好预测缺陷形成能的关键步骤，并为未来研究克服这些挑战并以更高效可靠的预测模型推进该领域铺平了道路。