ВЛИЯНИЕ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ПЕРВОПРИНЦИПНЫХ РАСЧЕТОВ НА ПРЕДСКАЗАНИЯ ЭНЕРГЕТИКИ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КРЕМНИИ


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-1-23-30

Полный текст:


Аннотация

Точечные дефекты играют ключевую роль во многих видах технологии изготовления микроэлектронных приборов. Знание свойств точечных дефектов и особенностей их поведения при радиационном синтезе микроструктур для применения в устройствах на базе кремния позволяет оптимизировать условия их изготовления, повысить их качество и улучшить электронные свойства. Однако даже для простейших точечных дефектов в кремнии, таких как вакансии и межузельные атомы, недостаточно изучен целый ряд их свойств и особенностей поведения. Такое положение дел во многом обусловлено сложностью измерения параметров точечных дефектов. В этой ситуации значительную помощь в изучении свойств точечных дефектов оказывает применение численного моделирования, особенно с использованием квантово−механических методов на основе подхода теории функционала плотности. 

На примере нескольких простейших точечных дефектов в кремнии проведено систематическое исследование влияния различных приближений, используемых при первопринципном квантово−механическом моделировании, на энергетические параметры дефектов. Продемонстрировано, что наиболее существенное воздействие на предсказываемые энергии образования рассмотренных дефектов оказывает выбор вида обменно− корреляционного функционала. В этом случае вариация других рассмотренных приближений оказывает на результаты моделирования второстепенное влияние. 


Об авторах

М. Г. Ганченкова
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское ш., д. 31, Москва, 115409, Россия
Россия

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник



И. А. Супрядкина
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова, д. 1, Москва, 123182, Россия
Россия


К. К. Абгарян
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына», ул. Вавилова, д. 40, Москва, 119333, Россия
Россия

кандидат физ.−мат. наук, зав. сектором



Д. И. Бажанов
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, д. 1, Москва, 119991, Россия
Россия

кандидат физ.−мат. наук



И. В. Мутигуллин
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына», ул. Вавилова, д. 40, Москва, 119333, Россия
Россия

старший научный сотрудник, кандидат физ.−мат. наук



В. А. Бородин
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова, д. 1, Москва, 123182, Россия
Россия

доктор физ.−мат. наук, ведущий научный сотрудник



Список литературы

1. Pelaz, L. Front−end process modeling in silicon / L. Pelaz, L. A.Marques, M.Aboy, P.López,I.Santos // Eur.Phys.J.B.−2009. − V. 72. − P. 323—359.

2. Kohn,W.Self−consistentequationsincludingexchangeand correlationeffects/W.Kohn,L.J.Sham//Phys.Rev.−1965.−V. 140. − P. A1133—A1138.

3. Perdew, J. P. Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation. / J. P. Perdew, J. A. Chevary, S. H. Vosko, K. A. Jackson, M.R.Pederson,D.J.Singh,C.Fiolhais//Phys.Rev.B.−1992.−V. 46. − P. 6671—6687.

4. Kresse, G. From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented−wave method / G. Kresse, D. Joubert // Phys. Rev. B. − 1999. − V. 59. − P. 1758—1775.

5. Vanderbilt, D. Soft self−consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism / D. Vanderbilt // Phys. Rev. B. − 1990. − V. 41. − P. 7892—7895.

6. Probert, M. I. J. Improving the convergence of defect calculations in supercells: An ab initio study of the neutral silicon vacancy / M. I. J. Probert, M. C. Payne // Phys. Rev. B. − 2003. − V. 67. − P. 075204.

7. Corsetti, F. The silicon vacancy: insights from large−scale electronic structure calculations and maximally−localized Wannier functions / F. Corsetti, A. A. Mostofi // Phys. Rev. B. − 2011. − V. 84. − P. 035209.

8. Stillinger, F. H. Computer simulation of local order in condensed phases of silicon / F. H. Stillinger, T. A. Weber // Phys. Rev. B. − 1985. − V. 31. − P. 5262—5271.

9. Tersoff, J. Modeling solid−state chemistry: interatomic potentials for multicomponent systems / J. Tersoff // Phys. Rev. B. − 1989. − V. 39. − P. 5566—5568.

10. Justo, J. F. Interatomic potential for silicon defects and disordered phases / J. F. Justo, M. Z. Bazant, E. Kaxiras, V. V. Bulatov, S. Yip // Phys. Rev. B. − 1998. − V. 58. − P. 253—2550.

11. Jelinek, B. Modified embedded atom method potential for Al, Si, Mg, Cu and Fe alloys / B. Jelinek, S. Groh, M. F. Horstemeyer, J. Houze, S. G. Kim, G. J. Wagner, A. Moitra, M. I. Baskes // Phys. Rev. B. − 2012. − V. 85. − P. 245102.

12. Puska, M. J. Convergence of supercell calculations for point defects in semiconductors: vacancy in silicon / M. J. Puska, S. Poykko, M. Pesola, R. M. Nieminen // Phys. Rev. B. − 1998. − V. 58. − P. 1318—1325.

13. Dannefaer, S. Monovacancy Formation Enthalpy in Silicon / S. Dannefaer, P. Mascher, D. Kerr // Phys. Rev. Lett. − 1986. − V. 56. − P. 2195—2198.

14. Watkins, G. D. Defects and Their Structure in Non−metallic Solids / G. D. Watkins. − N. Y. : Plenum, 1976.

15. Goedecker, S. A Fourfold Coordinated Point Defect in Silicon / S. Goedecker, T. Deutsch, L. Billard // Phys. Rev. Lett. − 2002. − V. 88. − P. 235501.

16. Wright, A. F. Density−functional−theory calculations for the silicon vacancy / A. F. Wright // Phys. Rev. B. − 2006. − V. 74. − P. 165116.

17. Al−Mushadani, O. K. Free−energy calculations of intrinsic point defects in silicon / O. K. Al−Mushadani, R. J. Needs // Phys. Rev. B. − 2003. − V. 68. − P. 235205.

18. Watkins, G. D. Defects in Irradiated Silicon: Electron Paramagnetic Resonance of the Divacancy / G. D. Watkins, J. W. Corbett // Phys. Rev. − 1965. − V. 138. − P. A543—A555.

19. Pellegrino, P. Annealing kinetics of vacancy−related defects in low−dose MeV self−ion−implanted n−type silicon / P. Pellegrino,

20. P. Lévêque, J. Lalita, A. Hallén, C. Jagadish, B. G. Svensson // Phys. Rev B. − 2001. − V. 64. − P. 195211.

21. Song, E. Fully relaxed point defects in crystalline silicon / E. Song, E. G. Kim, Y. H. Lee, Y. G. Hwang // Phys. Rev. B. − 1993. − V. 48. − P. 1486—1489.

22. Pesola, M. Spin−density study of the silicon divacancy / M. Pesola, J. von Boehm, S. Pöykkö, R. M. Nieminen // Phys. Rev. B. − 1998. − V. 58. − P. 1106—1109.

23. Staab, T. E. M. Stability of large vacancy clusters in silicon / T. E. M. Staab, A. Sieck, M. Haugk, M. J. Puska, Th. Frauenheim, H. S. Leipner // Phys. Rev. B. − 2002. − V. 65. − P. 115210.

24. Svensson, B. G. Annealing of divacancy−related infrared absorption bandin boron−doped silicon / B. G. Svensson, K. Johnsson, D. X. Xu, J. H. Svensson, J. L. Lindstrom // Radiat. Eff. Def. Sol. − 1989. − V. 111. − P. 439—447.

25. Tang, M. Intrinsic point defects in crystalline silicon: Tight−binding molecular dynamics studiesof self−diffusion, interstitial−vacancy recombination and formation volumes / M. Tang, L. Colombo, J. Zhu, T. D. de la Rubia // Phys. Rev. B. − 1997. − V. 55. − P. 14279—14289.

26. Leung, W.−K. Calculations of Silicon Self−Interstitial Defects / W.−K. Leung, R. J. Needs, G. Rajagopal, S. Itoh, S. Ihara // Phys. Rev. Lett. − 1999. − V. 83. − P. 2351—2354.

27. Needs, R. J. First−principles calculations of self−interstitial defect structures and diffusion paths in silicon / R. J. Needs // J. Phys.: Condens. Matter. − 1999. − V. 11. − P. 10437—10450.

28. Mattsson,A.E.ElectronicsurfaceerrorintheSiinterstitial formation energy / A. E. Mattsson, R. R. Wixom, R. Armiento // Phys. Rev. B. − 2008. − V. 77. − P. 155211.

29. Centoni,S.A.First−principlescalculationofintrinsicdefect formation volumes in silicon / S. A. Centoni, B. Sadigh, G. H. Gilmer, T. J. Lenosky, T. D. de la Rubia, Ch. B. Musgrave // Phys. Rev. B. − 2005. − V. 72. − P. 195206.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ганченкова М.Г., Супрядкина И.А., Абгарян К.К., Бажанов Д.И., Мутигуллин И.В., Бородин В.А. ВЛИЯНИЕ ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ПЕРВОПРИНЦИПНЫХ РАСЧЕТОВ НА ПРЕДСКАЗАНИЯ ЭНЕРГЕТИКИ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КРЕМНИИ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2015;18(1):23-30. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-1-23-30

For citation: Ganchenkova M.G., Supriadkina I.A., Abgaryan K.K., Bazhanov D.I., Mutigullin I.V., Borodin V.A. Influence of the ab initio Calculation Parameters on Prediction of Energy of Point Defects in Silicon. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2015;18(1):23-30. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-1-23-30

Просмотров: 361

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)