Local Electron Interaction with Point Defects in CdSe0.2Te0.8: Ab initio Calculation

Abstract

У цій роботі проводиться оцінка якості твердого розчину CdSe0.2Te0.8 шляхом дослідження його транспортних властивостей. Опис кінетичних явищ проводиться на основі хвильової функції та самоузгодженого потенціалу твердого розчину CdSexTe1 – x (x = 0,2), які визначалися з перших принципів, з використанням проекційних приєднаних хвиль, що реалізовано в програмі ABINIT. Процеси розсіяння були розглянуті в рамках близькодіючих моделей розсіяння, де враховувалась взаємодія електронів з полярними та неполярними оптичними фононами, п’єзоелектричними та акустичними фононами, центрами статичної деформації, нейтральними та іонізованими домішками. Елементи матриці переходу були отримані шляхом інтегрування по елементарній комірці з використанням тривимірної B-сплайн інтерполяції. Для кристалів із концентрацією домішок 5.6 x 1015 ÷ 5 x 1018 см – 3 розраховано температурні залежності рухливості електронів та фактора Холла в діапазоні 15 ÷ 1200 K. Теоретичні криві, отримані в близькодіючому підході, якісно і кількісно відрізняються від тих, що отримані в рамках далекодіючих моделей у наближенні часу релаксації.

In this paper, an assessment of the quality of a solid solution of CdSe0.2Te0.8 is done by study of its transport properties. The description of the kinetic phenomena is carried on the base of the wave function and self-consistent potential for CdSexTe1 – x (x = 0.2) solid solution which were determined from the first principles using the projector augmented waves as implemented in the ABINIT code. The scattering processes were considered in the framework of short-range scattering models where the electron interaction with polar and nonpolar optical phonons, piezoelectric and acoustic phonons, static strain centers, neutral and ionized impurities was taken into account. The transition matrix elements were obtained by integration over the unit cell using three-dimensional B-spline interpolation. For crystals with impurity concentration of 5.6 x 1015 ÷ 5 x 1018 cm – 3, the temperature dependences of electron mobility and Hall factor in the range 15 ÷ 1200 K are calculated. The theoretical curves obtained in the short-range approach differ qualitatively and quantitatively from those obtained within the long-range models in relaxation time approximation.