Першопринципний розрахунок взаємодії крайової дислокації з домішковими атомами перехідних металів в кремнії

Автори Т.В. Горкавенко1 , І.В. Плющай1 , О.І. Плющай2
Приналежність

1Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 64/13, 01601 Київ, Україна

2Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України, бульвар. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Е-mail
Випуск Том 12, Рік 2020, Номер 5
Дати Одержано 23 березня 2020; у відредагованій формі 15 жовтня 2020; опубліковано online 25 жовтня 2020
Посилання Т.В. Горкавенко, І.В. Плющай, О.І. Плющай, Ж. нано- електрон. фіз. 12 № 5, 05028 (2020)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.12(5).05028
PACS Number(s) 71.22. + i, 71.55. – i
Ключові слова Кремній (50) , Крайова дислокація (3) , Перехідні метали, Електронна структура (12) , Магнітне впорядкування (3) .
Анотація

Проведено першопринципний розрахунок взаємодії крайової дислокації з домішковими атомами перехідних металів Cr, Mn, Fe, Co, Ni та Cu поблизу ядра дислокації в надкомірці зі 180 атомів кремнію. Розрахунок проведено методом функціоналу густини в узагальненому градієнтному наближенні за допомогою пакету програм ABINIT. Отримано криві взаємодії домішкових атомів з крайовою дислокацією в кремнії. Форма кривих взаємодії відповідає потенціалу Ленарда-Джонса. Встановлено рівноважні положення домішкових атомів поблизу ядра дислокації. Обраховані та проаналізовані енергії зв’язку домішок Cr, Mn, Fe, Co, Ni та Cu з крайовою дислокацією в кремнії. Отримано електронну структуру надкомірки зі 180 атомів кремнію, що містить диполь з двох крайових дислокацій та домішкові атоми Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu поблизу ядер дислокацій. Обговорені загальні особливості електронних спектрів для всіх домішкових атомів. Встановлено, що завдяки наявній дефектній структурі надкомірки з'являються додаткові стани в забороненій зоні для всіх домішок, зокрема, для домішок Ni і Cu, в забороненій зоні спостерігається гострий напівзаповнений домішковий пік. Інтенсивність та тонка структура домішкових піків залежать від типу домішки та її розташування в області дислокаційного ядра. Обговорена можливість формування магнітного впорядкування на обірваних зв'язках в ядрі крайової дислокації та перехідних металах Ni, Cu поблизу ядра дислокацій в кремнії.

Перелік посилань