温度对半导体中缺陷电荷态转变能级的影响
材料科学
2022-03-23 v1
摘要
缺陷在决定半导体总体物理性质方面至关重要。通常，电荷态转变能级（TEL）是决定半导体中缺陷可掺杂性的关键物理量之一，其具有温度依赖性。然而，关于 TEL 温度依赖性的认知甚少，因此几乎所有现有的半导体缺陷理论都建立在温度无关近似之上。在本文中，通过推导温度依赖 TEL 的基本公式，我们建立了半导体中 TEL 温度依赖性的两条基本规则。基于这些规则，令人惊讶地发现不同缺陷的 TEL 温度依赖性颇为多样：它可能变浅、变深或保持不变。这种缺陷特异性行为主要由自由能修正（由电荷态转变期间缺陷周围局域体积变化决定）与能带边变化（因半导体不同而异）之间的协同或拮抗效应所决定。这些基本公式与规则，经 GaN 中大量最先进的温度依赖缺陷计算所证实，有可能被广泛采纳为有限温度下理解或优化半导体掺杂行为的指南。
引用
@article{arxiv.2201.00211,
title = {Temperature Effect on Charge-state Transition Levels of Defects in Semiconductors},
author = {Shuang Qiao and Yu-Ning Wu and Xiaolan Yan and Bartomeu Monserrat and Su-Huai Wei and Bing Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.00211},
year = {2022}
}