Першопринципний розрахунок рiвноважного положення та електронних спектрiв домiшок кисню i вуглецю в кремнiї

Abstract

Проведено ab initio розрахунок рiвноважного положення домiшкових атомiв кисню та вуглецю в надкомiрцi з 64 атомiв кремнiю методом функцiонала густини в узагальненому градiєнтному наближеннi за допомогою пакета програм ABINIT. Показано, що домiшковий атом вуглецю в кремнiї, на вiдмiну вiд кисню, може iснувати в стабiльному та метастабiльному станах. Розрахований кут квазiмолекули Si−O−Si дорiвнює ~136°, а кут квазiмолекули Si−C−Si становить ~155°. Наведено та проаналiзовано електроннi спектри надкомiрки з 64 атомiв кремнiю, що мiстить домiшковi атоми кисню та вуглецю при рiзних положеннях домiшок. Результати розрахункiв проаналiзовано з точки зору можливостi виникнення зонного магнетизму.

Проведен ab initio расчет равновесного положения примесных атомов кислорода и углерода в сверхъячейке из 64 атомов кремния методом функционала плотности в обобщенном градиентном приближении с помощью пакета программ ABINIT. Показано, что примесный атом углерода в кремнии, в отличие от кислорода, может находиться в стабильном и метастабильном состояниях. Рассчитанный угол квазимолекулы Si−O−Si равен ~136°, а угол квазимолекулы Si−C−Si составляет ~155°. Представлены и проанализированы электронные спектры сверхъячейки из 64 атомов кремния, которая содержит примесные атомы кислорода и углерода при разных положениях примесей. Результаты расчетов проанализированы с точки зрения возможности возникновения зонного магнетизма.

Ab initio calculation of the equilibrium positions of oxygen and carbon impurities in a supercell composed of 64 Si atoms are presented. The density functional theory in the general gradient approximation and the software package ABINIT are used in numerical calculations. It is shown that the carbon impurity, as opposed to oxygen, can be in stable and metastable states. We have obtained that the angle of Si−O−Si quasimolecules is ~136°, and the angle of Si−C−Si quasimolecules is ~155°. The electronic spectra of a supercell composed of 64 Si atoms with oxygen and carbon impurities in different positions are presented and analyzed. The calculation results are analyzed in terms of the possible formation of the band magnetism.