Während des letzten Jahrzehnts hat die Verwendung von einkristallinen Germanium (Ge)-Schichten und -Strukturen in Kombination mit Silizium (Si)-Substraten zu einer Wiederbelebung der Defektforschung auf Ge geführt. In Si-Kristallen beeinflussen Dotierstoffe und Spannungen die Parameter der intrinsischen Punktdefekte (Leerstellen V und Zwischengittereigenatome I ) und verändern somit die thermischen Gleichgewichtskonzentrationen von V und I . Allerdings wurde die Kontrolle der intrinsischen Punktdefektkonzentrationen in Ge-Kristallen aufgrund fehlender experimenteller Daten noch nicht auf dem gleichen Niveau wie in Si-Kristallen realisiert. In dieser Studie haben wir Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT) verwendet, um die Wirkung von isotroper interner/externer Spannung ( σin / σ ex ) auf die Bildungsenthalpie ( H f ) von neutralem V und I um das Dotierungsatom (B, Ga, C, Sn und Sb) in Ge und verglichen die Ergebnisse mit denen für Si. Die Ergebnisse der Analyse sind dreigeteilt. Erstens wird H f von V ( I ) in perfektem Ge um das komprimierende σ in verringert (erhöht), während H f von V ( I ) in perfektem Ge um das komprimierende σ ex erhöht (verringert) wird, dh hydrostatischer Druck. Die Spannungsauswirkung für perfekte Ge-Kristalle ist größer als die für perfekte Si-Kristalle. Zweitens nimmt H f von V um Sn- und Sb-Atome ab, während H f von I um B-, Ga- und C-Atome in Ge-Kristallen abnimmt. Der Dotierungseinfluss für Ge-Kristalle ist kleiner als der für Si-Kristalle. Drittens verringert (erhöht) das komprimierende σ in H f von V ( I ) um das Dotierstoffatom in Ge-Kristallen herum, unabhängig vom Dotierstofftyp, während σ ex einen geringeren Effekt auf H f von V und hatI in dotierten Ge-Kristallen als σ in . Die thermischen Gleichgewichtskonzentrationen von Gesamt- V und I am Schmelzpunkt von dotiertem Ge unter den thermischen Spannungen während des Kristallwachstums wurden ebenfalls bewertet.

Quelle: IOPscience

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