Poly -Si-Kristalle werden wegen ihrer geringen Kosten hauptsächlich in Solarzellen verwendet. Hier sollten die Empfindlichkeitszonen für Wellenlängen im Sonnenlicht erweitert werden, um die technische Effizienz von Solarzellen zu erhöhen. Als mögliche Lösungen für diese Technik wurden Gruppe-IV-Verbindungshalbleiterfilme, z. B. mit C-, Ge- (C, Si) und/oder Sn-Atomen dotierte Si(Ge)-Filme mit Gehalten von mehreren % auf einem Si- oder Ge-Substrat identifiziert Problem. In dieser Studie haben wir die Bildungsenergie jeder Atomkonfiguration von C-, Ge- und Sn-Atomen in Si mithilfe der Dichtefunktionaltheorie berechnet. Das von Kamiyama et al. [Materials Science in Semiconductor Processing, 43, 209 (2016)] wurde auf eine 64-Atom-Superzelle aus Si mit bis zu drei Atomen C, Ge und/oder Sn (bis zu 4,56 %) angewendet, um das Verhältnis zu erhalten jeder Atomkonfiguration und dem Mittelwert der Si-Bandlücken. Nicht nur die herkömmliche verallgemeinerte Gradientennäherung (GGA), sondern auch das Screened-Exchange Local-Density-Approximationsfunktional (sX-LDA) wurde verwendet, um zuverlässigere Si-Bandlücken zu erhalten. Die Ergebnisse der Analyse sind vierfach. Erstens sind zwei C (Sn)-Atome energetisch stabil, wenn sie 3 sindrd , 4. , 6. , 7. und 9. Nachbar , während die Stabilität zweier Ge-Atome unabhängig von der Atomkonfiguration ist. Zweitens sind C- und Ge-(Sn)-Atome stabil, wenn sie 2. , 5. und 8. ( 1. und 8. ) sind) Nachbarn, während die Stabilität von Sn- und Ge-Atomen unabhängig von der Atomkonfiguration ist. Drittens hängt die Si-Bandlücke von der Atomkonfiguration ab (hängt nicht davon ab), wenn Si C- und/oder Sn-Atome (Ge-Atome) enthält. Eine gleichmäßige Monodotierung von C um bis zu 4,68 % und Ge (Sn) um bis zu 3,12 % verringerte den Durchschnittswert der Si-Bandlücken. Die C-Dotierung verringerte die Si-Bandlücke am stärksten, während die Ge-Dotierung sie am wenigsten verringerte. Viertens verringerte das gleichförmige Co-Dotieren von C und Sn in einem Verhältnis von 1:1 (C und Ge 1:1, Ge und Sn 1:1) mit 1,56 % auch die Si-Bandlücke. Die hier gezeigten Ergebnisse werden nützlich sein, um die Bandlücke für einen gegebenen Gehalt an Si-Kristallen vorherzusagen, was für die Solarzellenanwendung wichtig ist.

Quelle: IOPscience

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