4H-SiC中点缺陷的第一性原理研究

作者：郭楠伟; 邓二平; 赵志斌; 陈杰; 杨霏; 黄永章

来源：半导体技术, 2018, 43(01): 63-69.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2018.01.010

• 第一性原理
• 点缺陷
• 电离能
• 形成能
• 载流子浓度

基于密度泛函理论和第一性原理,对4H-SiC晶格中5种点缺陷(VC,VC-C,填隙B,替位B和替位P)的晶格常数、电荷布居、能带等微观电子结构进行了计算,并从缺陷形成能、杂质电离能和载流子浓度等角度分析了这些点缺陷对材料性能的影响。计算结果表明:在这些点缺陷中,C空位的形成能最低,仅为5.929 1 eV,属于比较容易形成的一类点缺陷。同时在能带图中可以看到填隙B的禁带中央附近出现了一条新能带,这条新能带的产生促使填隙B成为5种缺陷中禁带宽度最小的缺陷,有利于SiC半导体器件中载流子的输运。在3种杂质点缺陷中,替位P的电离能最小。掺杂杂质电离能越小,电离程度越深,产生的载流子浓度也越大,这一结论在载流子浓度的计算结果中也得到了验证。

• 单位
  全球能源互联网研究院; 华北电力大学; 新能源电力系统国家重点实验室