DASP GaN中 (C_N) 缺陷的非辐射俘获系数计算

DASP (Defect and Dopant ab-initio Simulation Package)是一款半导体缺陷和杂质性质的第一性原理计算模拟软件包，该软件包能针对输入的半导体晶体结构，基于材料基因组数据库和第一性原理软件包，自动计算并输出半导体的热力学稳定性，缺陷和杂质形成能及离化能级，半导体样品中缺陷、杂质和载流子浓度及费米能级，关键缺陷和杂质诱导的光致发光谱、载流子辐射和非辐射俘获截面及少子寿命。

针对任一半导体，DASP软件可以计算给出如下性质：热力学稳定性、元素化学势空间的稳定范围、缺陷（含杂质，下同）形成能、缺陷转变能级、各生长条件下的费米能级、载流子和缺陷浓度、缺陷的光致发光谱、缺陷对载流子的俘获截面、辐射和非辐射复合速率等。

本期将给大家介绍DASP GaN中 (C_N) 缺陷的非辐射俘获系数计算 5.6 的内容。

以下内容来自CDC模块的程序日志5cdc.out：

对于非辐射俘获系数的计算，我们也可以采用二阶样条曲线插值的势能面拟合方法（quadratic-spline），修改dasp.in文件如下：

同样使用命令dasp5执行CDC模块。等待期间无需额外操作。

CDC模块会分析HSE泛函优化的初态和末态两个结构在广义坐标下的差异(ΔQ)，并沿着该方向线性地在更大的范围内产生一系列结构。

完成所有静态计算后，CDC模块可以根据产生的结构及对应的缺陷形成能大小得到初态与末态下的有效声子能量、声子波函数以及末态的黄-里斯因子（Huang-Rhys factor）以及用于估算非辐射俘获系数的(δ)函数的高斯展宽（gaussian smearing）和索莫菲因子（sommerfeld factor），还可以获得该缺陷初态与末态的一维位形图，输出为图片ccdiagram.png，如下所示。

GaN中缺陷C_N1从-1价到0价的一维位形图。

可以看到，相比parabolic方法，采用spline的拟合方法将使得俘获势垒增加将近0.3 eV。我们建议总是优先采用parabolic方法进行势能面拟合。最后，CDC模块会根据超胞体积、载流子有效质量等数据结合非辐射俘获系数的公式计算输出室温下该系数的大小,并在目录/cdc下输出nonradiative_rate.dat文件和图片coefficient.png，如下所示，其中给出了非辐射俘获系数以及非辐射俘获截面随温度的变化。

GaN中缺陷C_N1从-1价到0价空穴俘获系数随温度的变化关系。

以下内容来自CDC模块的程序日志5cdc.out：

审核编辑：彭静