Уровни зарядового перехода акцепторных примесей в кристаллах ZnO. Расчеты из первых принципов

Abstract

в работе проведены ab-initio расчеты уровней перехода зарядового состояния примесных дефектов азота и фосфора в оксиде цинка в приближении линейных комбинации атомных орбиталей (ЛКАО) с использованием программы CRYSTAL09. Показано, что при высокой концентрации дефектов (близком расположении дефектов) наблюдается недооценка энергии образования в связи со значительной делокализацией заряда в ячейке кристалла. Включение коррекции смещения и дефект-дефектного взаимодействия улучшают показания в сравнении с энергией образования в большой суперячейке. Полученные прямым методом расчета оптические уровни переходаподтверждают экспериментальное наблюдение: примесные дефекты азота и фосфора являются глубокими акцепторными центрами и имеют высокую энергию образования в заряженном состоянии и, таким образом, не являются эффективным источником дырочного заряда.Полученные результаты лежат в хорошем согласии с предыдущими теоретическими работами, в которых использовались другие методики вычисления и способны качественно описывать энергетические характеристики дефектов.