重新审视硅中 Cu$_{4}$ 复合物的稳定结构

含铜硅的光致发光 (PL) 谱在 1.014 eV 处有一尖锐零声子 (ZP) 带。对应于该带的发光中心称为 Cu$_{PL}$，已知具有局域 $C_{3v}$ 对称性。近期超高精度 PL 谱测量揭示 Cu$_{PL}$ 中心是一个 Cu$_{4}$ 复合物。随后，第一性原理计算表明其结构为 Cu$_{(s)}$Cu$_{3(i)}$，即由替代位 Cu$_{(s)}$ 原子周围三个间隙 Cu$_{(i)}$ 原子组成的复合物。该复合物（称为 $C$ 型）具有所需对称性。然而，本研究表明最低能量结构有所不同。称为 $T$ 型的四面体结构 Cu$_{4}$ 具有最低能量，其值比 $C$ 型低 0.26 eV。此两类型间存在 0.14 eV 的能垒，使 $C$ 型可存在于亚稳态。通过与 $C$ 型及其他等电子复合物（如 Li$_{4}$）比较，给出了 $T$ 型复合物的电子性质细节。Cu$_{4}$ 四面体以兼容四面体网络的方式嵌入硅中，同时也拥有呈现金属特性的自身分子轨道，不同于其他复合物。PL 谱的 ZP 极可能归属于 Cu$_{4}$ 四面体的回跳模。