Першопринципний розрахунок домішково-дислокаційної взаємодії в кремнії

Abstract

Проведено першопринципний розрахунок взаємодії крайової дислокації з домішковими атомами O, N, C, B та Н 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. Встановлено рівноважне положення домішкових атомів поблизу ядра дислокації, обраховані енергії зв’язку домішок O, N, C, B та Н з крайовою дислокацією. Проаналізовані зміни електронної структури надкомірки з 180 атомів кремнію, що містить диполь з двох крайових дислокацій та домішкові атоми O, N, C, B та Н поблизу ядер дислокацій в залежності від положення домішок. Обговорена можливість формування магнітного впорядкування на обірваних зв’язках в ядрі крайової дислокації та домішкових атомах O, N, C, B та Н поблизу ядер дислокацій в кремнії.

Проведен первопринципный расчет взаимодействия краевой дислокации с примесными атомами O, N, C, B и Н вблизи ядра дислокации в сверхъячейке из 180 атомов кремния. Вычисления проводились методом функционала плотности в обобщенном градиентном приближении с помощью пакета программ ABINIT. Получены кривые взаимодействия примесных атомов с краевой дислокацией в кремнии. Установлено равновесное положение примесных атомов в области ядра дислокации, рассчитаны энергии связи примесей O, N, C, B и Н с краевой дислокацией. Проанализированны изменения электронной структуры сверхъячейки из 180 атомов кремния, содержащей диполь из двух краевых дислокаций и примесные атомы O, N, C, B и Н в области ядер дислокаций в зависимости от положения примесей. Обсуждается возможность формирования магнитного упорядочения на оборванных связях в ядре краевой дислокации и примесных атомах O, N, C, B и Н вблизи ядер дислокаций в кремнии.

Ab initio calculation of interaction of the edge dislocation with O, N, C, B and Н impurity atoms in supercell composed of 180 Si atoms are presented. The density functional theory in the general gradient approximation using the software package ABINIT has been used for numerical calculation. The interaction curves of edge dislocations with impurity atoms in silicon are obtained. The equilibrium positions of impurity atoms in the vicinity of the edge dislocation core, and the binding energy of O, N, C, B and Н impurity atoms with edge dislocation are calculated. The electronic structure changes of supercell (composed of 180 Si atoms) with dipole of two edge dislocations with O, N, C, B and Н impurities versus different positions impurities are analyzed. The possibility of a magnetic ordering on the dislocation core dangling bonds and O, N, C, B and Н impurity atoms in the vicinity of the edge dislocation core has been discussed.