第一性原理计算绝缘体-金属转变临界掺杂浓度:Co重掺杂Si体系

论文摘要

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文旨在探索确定绝缘体-金属转变临界浓度的理论计算方法.以Co重掺杂Si为研究对象,构建并计算了10个Co不同掺杂浓度模型的晶体结构、杂质形成能及其电子性质.发现在Co掺杂Si体系的带隙中形成了杂质能级,杂质能级的位置和宽度随着Co浓度的增加呈线性变化.当Co掺杂浓度较高时杂质形成能逐渐稳定,且杂质能级穿过费米能级使体系表现出金属性.综合杂质形成能的变化趋势,以及杂质能级极小值与费米能级间的距离条件,可预测出发生绝缘体-金属转变的Co掺杂浓度为2.601Wingdings 2MC@1020cm-3,与实验结果相一致.上述两条依据应用于S重掺杂Si体系和Se重掺杂Si体系同样成立.

论文目录

1 引言

2 计算模型和方法

3 结果与讨论

3.1 杂质形成能

3.2 晶体结构

3.3 电子性质

3.3.1 能带结构

3.3.2 态密度

3.3.3 电子密度和电子局域函数

4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 薛晓晚,杨影影,秦圆,吴爱民,王旭东,黄昊,姚曼

关键词: 重掺杂,绝缘体金属转变,临界浓度,中间带,第一性原理

来源: 原子与分子物理学报 2019年02期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 材料科学,无线电电子学

单位: 大连理工大学材料科学与工程学院

基金: 国家自然科学基金(21233010),中央高校基本科研业务专项资金(DUT16ZD102)

分类号: TB33;TN304

页码: 342-348

总页数: 7

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第一性原理计算绝缘体-金属转变临界掺杂浓度:Co重掺杂Si体系

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