Першопринципне моделювання взаємодії крайової дислокації з домішковими атомами кисню та вуглецю в кремнії

Abstract

Проведено ab initio розрахунок взаємодії крайової дислокації з домішковими атомами кисню та вуглецю в надкомірці з 180 атомів кремнію. Розрахунок проведено методом функціоналу густини в узагальненому градієнтному наближенні. Отримані криві взаємодії домішкових атомів кисню та вуглецю з крайовою дислокацією в кремнії. Встановлено рівноважне положення домішкових атомів поблизу ядра дислокації, обраховані енергії зв’язку домішкових атомів кисню та вуглецю з крайовою дислокацією. Представлені та проаналізовані електронні спектри надкомірки з 180 атомів кремнію, що містить диполь з двох крайових дислокацій та домішкові атоми кисню та вуглецю поблизу ядер дислокацій, при різних положеннях домішок. Результати розрахункiв проаналiзовано з точки зору можливостi виникнення зонного магнетизму.

Проведен ab initio расчет взаимодействия краевой дислокации с примесными атомами кислорода и углерода в сверхъячейке из 180 атомов кремния. Вычисления проводились методом функционала плотности в обобщенном градиентном приближении. Получены кривые взаимодействия примесных атомов кислорода и углерода с краевой дислокацией в кремнии. Установлено равновесное положение примесных атомов в области ядра дислокации, рассчитаны энергии связи атомов кислорода и углерода с краевой дислокацией. Представлены и проанализированны электронные спектры сверхъячейки из 180 атомов кремния, содержащей диполь из двух краевых дислокаций и примесные атомы кислорода и углерода в области ядер дислокаций, при разных положениях примеси. Результаты расчетов проанализированы с точки зрения возможности возникновения зонного магнетизма.

Ab initio calculation of interaction of the edge dislocation with oxygen and carbon impurity atoms in supercell composed of 180 Si atoms are presented. The density functional theory in the general gradient approximation has been used for numerical calculation. The interaction curves of edge dislocations with oxygen and carbon impurities in silicon are obtained. The equilibrium positions of impurity atoms in the vicinity of the edge dislocation nucleus, and the binding energy of oxygen and carbon impurity atoms with edge dislocation are calculated. The electronic spectra of supercell (composed of 180 Si atoms) with dipole of two edge dislocations with oxygen and carbon impurities in different positions are presented and analyzed. Results of calculations are analyzed in terms of the possible formation of the band magnetism.