·DASP (Defect and Dopant ab-initio Simulation Package)是一款半導體缺陷和雜質(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體晶體結(jié)構,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體的熱力學穩(wěn)定性,缺陷和雜質(zhì)形成能及離化能級,半導體樣品中缺陷、雜質(zhì)和載流子濃度及費米能級,關鍵缺陷和雜質(zhì)誘導的光致發(fā)光譜、載流子輻射和非輻射俘獲截面及少子壽命。
針對任一半導體,DASP軟件可以計算給出如下性質(zhì):熱力學穩(wěn)定性、元素化學勢空間的穩(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、輻射和非輻射復合速率等。
本期將給大家介紹DASP HfO2的本征缺陷計算 5.2.4-5.2.4.2 的內(nèi)容。
5.2.4. 缺陷濃度和費米能級計算DDC
5.2.4.1. 運行DDC模塊
在DEC模塊計算完成后,回到HfO2目錄,使用命令dasp 4執(zhí)行DDC模塊。等待期間無需額外操作。
5.2.4.2. DDC模塊運行流程
缺陷數(shù)據(jù)匯總:
DDC模塊首先將根據(jù)DEC模塊的輸出結(jié)果判斷哪些缺陷已經(jīng)計算完畢,并將這些所有的缺陷全部考慮進DDC的計算。隨后自動搜尋各缺陷輸出的形成能、轉(zhuǎn)變能級、簡并因子等信息。將所有的數(shù)據(jù)匯總,寫入DefectParams.txt文件中。
此為DDC模塊的程序日志4ddc.out:
此為DefectParams.txt文件:
生長溫度下自洽計算:
DDC模塊在T=800 K的時候計算其缺陷濃度和載流子濃度,并根據(jù)電中性條件自洽求解費米能級。
工作溫度下自洽計算:
DDC模塊在T=300 K的時候重新分布每個缺陷各價態(tài)的濃度,并根據(jù)電中性條件再次自洽求解費米能級。
輸出缺陷濃度:
DDC模塊在HfO2/ddc目錄下,輸出三個文件:費米能級文件Fermi.dat,載流子濃度文件Carrier.dat,缺陷濃度文件Defect_charge.dat。可使用Origin畫圖。此外,DDC模塊會自動根據(jù)三個文件畫圖,產(chǎn)生density.png文件。如下圖所示:
生長溫度為300K時,HfO2從p1(Hf-rich)到p2(O-rich)的費米能級、載流子濃度、缺陷濃度。
生長溫度為550K時,HfO2從p1(Hf-rich)到p2(O-rich)的費米能級、載流子濃度、缺陷濃度。
生長溫度為800K時,HfO2從p1(Hf-rich)到p2(O-rich)的費米能級、載流子濃度、缺陷濃度。
編輯:黃飛
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原文標題:產(chǎn)品教程丨DASP HfO2的本征缺陷計算(缺陷濃度和費米能級計算DDC)
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