Density Functional Modeling of Defects and Impurities in Silicon Materials
Density Functional Modeling of Defects and Impurities in Silicon Materials
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硅材料中缺陷和杂质的密度泛函建模
DOI：
10.1007/978-4-431-55800-2_2
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J. Coutinho
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Coutinho
这是一个针对早期科学家的贡献，从学术界和工业界，使用密度泛函方法在硅材料中的缺陷建模提供了依据。它首先修订的理论框架和工具，包括相关的近似，如处理的交换相关相互作用和赝势的使用。然后，它描述了如何从总能量，电子密度和Kohn-Sham状态到实际的缺陷观测值。特别强调的是光谱观测值的计算，如电气水平，局部振动模式，自旋密度，迁移势垒，和缺陷单轴应力的响应。这些技术中的每一个都伴随着缺陷计算的示例。它示出了这些结果可以是至关重要的，在解开许多复杂的详细图片，包括取代和间隙杂质，掺杂剂，过渡金属，碳，氧或氢。在最后一节中，我们来看看在硅纳米结构中的缺陷建模的一些进展。虽然纳米硅具有良好的光学和磁性，但它也面临着许多挑战，特别是在缺陷控制、掺杂和电输运方面。
This is a contribution targeted for early scientists, from both academia and industry, providing the grounds for defect modeling in silicon materials using density functional methods. It starts with a revision of the theoretical framework and tools, including relevant approximations such as the treatment of the exchange-correlation interactions and the use of pseudopotentials. It then describes how to step up from total energies, electron densities and Kohn-Sham states to the actual defect observables. Particular emphasis is given to the calculation of spectroscopic observables such as electrical levels, local vibrational modes, spin densities, migration barriers, and defect response to uniaxial stress. Each of these techniques is accompanied by examples of defect calculations. It is shown how these results can be crucial in unraveling a detailed picture of many complexes, including substitutional and interstitial impurities, dopants, transition metals, carbon, oxygen or hydrogen. In the last section we take a look at some developments in modeling defects in silicon nanostructures. While holding promising optical and magnetic properties, nano-silicon presents many challenges, particularly with regard to defect control, doping and electrical transport.
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