DASP GaN中 (C_N) 缺陷的非輻射俘獲系數(shù)計算

DASP (Defect and Dopant ab-initio Simulation Package)是一款半導(dǎo)體缺陷和雜質(zhì)性質(zhì)的第一性原理計算模擬軟件包，該軟件包能針對輸入的半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)，基于材料基因組數(shù)據(jù)庫和第一性原理軟件包，自動計算并輸出半導(dǎo)體的熱力學(xué)穩(wěn)定性，缺陷和雜質(zhì)形成能及離化能級，半導(dǎo)體樣品中缺陷、雜質(zhì)和載流子濃度及費(fèi)米能級，關(guān)鍵缺陷和雜質(zhì)誘導(dǎo)的光致發(fā)光譜、載流子輻射和非輻射俘獲截面及少子壽命。

針對任一半導(dǎo)體，DASP軟件可以計算給出如下性質(zhì)：熱力學(xué)穩(wěn)定性、元素化學(xué)勢空間的穩(wěn)定范圍、缺陷（含雜質(zhì)，下同）形成能、缺陷轉(zhuǎn)變能級、各生長條件下的費(fèi)米能級、載流子和缺陷濃度、缺陷的光致發(fā)光譜、缺陷對載流子的俘獲截面、輻射和非輻射復(fù)合速率等。

本期將給大家介紹DASP GaN中 (C_N) 缺陷的非輻射俘獲系數(shù)計算 5.6 的內(nèi)容。

以下內(nèi)容來自CDC模塊的程序日志5cdc.out：

對于非輻射俘獲系數(shù)的計算，我們也可以采用二階樣條曲線插值的勢能面擬合方法（quadratic-spline），修改dasp.in文件如下：

同樣使用命令dasp5執(zhí)行CDC模塊。等待期間無需額外操作。

CDC模塊會分析HSE泛函優(yōu)化的初態(tài)和末態(tài)兩個結(jié)構(gòu)在廣義坐標(biāo)下的差異(ΔQ)，并沿著該方向線性地在更大的范圍內(nèi)產(chǎn)生一系列結(jié)構(gòu)。

完成所有靜態(tài)計算后，CDC模塊可以根據(jù)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)及對應(yīng)的缺陷形成能大小得到初態(tài)與末態(tài)下的有效聲子能量、聲子波函數(shù)以及末態(tài)的黃-里斯因子（Huang-Rhys factor）以及用于估算非輻射俘獲系數(shù)的(δ)函數(shù)的高斯展寬（gaussian smearing）和索莫菲因子（sommerfeld factor），還可以獲得該缺陷初態(tài)與末態(tài)的一維位形圖，輸出為圖片ccdiagram.png，如下所示。

GaN中缺陷C_N1從-1價到0價的一維位形圖。

可以看到，相比parabolic方法，采用spline的擬合方法將使得俘獲勢壘增加將近0.3 eV。我們建議總是優(yōu)先采用parabolic方法進(jìn)行勢能面擬合。最后，CDC模塊會根據(jù)超胞體積、載流子有效質(zhì)量等數(shù)據(jù)結(jié)合非輻射俘獲系數(shù)的公式計算輸出室溫下該系數(shù)的大小,并在目錄/cdc下輸出nonradiative_rate.dat文件和圖片coefficient.png，如下所示，其中給出了非輻射俘獲系數(shù)以及非輻射俘獲截面隨溫度的變化。

GaN中缺陷C_N1從-1價到0價空穴俘獲系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。

以下內(nèi)容來自CDC模塊的程序日志5cdc.out：