半导体缺陷的电子结构计算方法研究进展

作     者：李晨慧 张陈 蔡雪芬 张才鑫 袁嘉怡 邓惠雄 Li Chen-Hui;Zhang Chen;Cai Xue-Fen;Zhang Cai-Xin;Yuan Jia-Yi;Deng Hui-Xiong

作者机构：中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第6期

页      面：34-47页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2020YFB1506400) 国家自然科学基金(批准号:12204471)资助的课题 

主　　题：半导体缺陷计算 镜像电荷修正 低维半导体缺陷物理 非平衡掺杂 

摘      要：半导体材料的掺杂与缺陷调控是实现其应用的重要前提.基于密度泛函理论的第一性原理缺陷计算为半导体的掺杂与缺陷调控提供了重要的理论指导.本文介绍了第一性原理半导体缺陷计算的基本理论方法的相关发展.首先,介绍半导体缺陷计算的基本理论方法,讨论带电缺陷计算中由周期性边界条件引入的有限超胞尺寸误差,并展示相应的修正方法发展.其次,聚焦于低维半导体中的带电缺陷计算,阐述凝胶模型下带电缺陷形成能随真空层厚度发散的问题,并介绍为解决这一问题所引入的相关理论模型.最后,简单介绍了缺陷计算中的带隙修正方法及光照非平衡条件下掺杂与缺陷调控理论模型.这些工作可以为半导体,特别是低维半导体,在平衡或非平衡条件下的缺陷计算提供指导,有助于后续半导体中的掺杂和缺陷调控工作的进一步发展.