导读:本文包含了缺陷团簇论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:GaN,点缺陷,混合QM,MM,光致发光
缺陷团簇论文文献综述
谢子娟[1]（2019）在《混合QM/MM嵌入团簇法对氮化镓中缺陷的研究》一文中研究指出GaN是一种典型的宽禁带半导体,一直是凝聚态物理和材料物理研究的重点。GaN通过掺杂可实现n型或p型导电,以及不同波段包括可见光和紫外光范围的光致发光,因此广泛应用于发光二极管和激光二极管等领域,具有巨大的科学和应用价值。GaN的半导体行为和光电响应往往由点缺陷的相关过程决定。尽管经过了多年的理论和实验研究,学术界对这些点缺陷过程的理解仍然存在很多争议。理论计算描述半导体中带电缺陷的主要困难是如何统一地确定不同缺陷能级的位置,而这一点很难用惯用的超胞方法计算得出。另外,介电材料中的带电缺陷会通过长程力产生极化作用,这一作用对缺陷的模拟结果有很大影响。本论文使用混合量子力学/分子力学(QM/MM)嵌入团簇法,可以直接计算所有缺陷态的静电势的公共零点,并且善于描述晶体中局部电荷引起的极化,有利于研究半导体中的缺陷。利用这种方法,本文研究了未掺杂或n型掺杂GaN中的电学和发光性质。半导体中浅能级缺陷的计算一直是一个难点,GaN的n型杂质Si和O的计算就存在这样的问题。许多光谱学的实验表明,Si和O掺杂会在GaN中引入浅的缺陷能级从而束缚载流子。然而,在以往有限数量的计算研究中并未考虑这样的缺陷能级。本论文计算了O和Si能级的非局域性,并在混合QM/MM嵌入团簇法的框架下提出了一种处理非局域浅能级的方法,从而给出与实验结果符合得很好的Si和O缺陷能级位置。在未掺杂或n型掺杂的GaN样品中总是有一个黄色的光致发光带,经常伴随着绿色和(或)红色的发光带而形成较宽的发光谱。这个常见黄光的来源仍然是实验和计算研究争论的重点。本论文研究了Ga空位和O杂质的复合缺陷,发现与O复合后Ga空位的形成能减小,而相应的热力学和光学转变能级基本不变。此外,提出了载流子扩散态的概念。考虑扩散态后,Ga空位和O杂质的复合缺陷的空穴跃迁会形成黄色以及绿色、红色的发光,取决于跃迁的空穴载流子的初始态。计算结果可以很好的解释实验观测到多个光致发光峰的现象。除了黄光之外,在未掺杂的GaN中还可以观测到多个紫外和可见光范围的发光峰,哪种缺陷的哪个能级引起了哪个发光峰至今仍然没有定论。未掺杂的GaN呈现n型导电,这个n型导电的来源也存在争论。另外GaN的p型掺杂的困难也是研究的热点。本文研究了GaN的本征缺陷,计算了它们的结构、缺陷能级、形成能、缺陷浓度及发光性质。N空位是GaN中热力学最稳定的本征缺陷,它贡献了未掺杂GaN的n型导电,然而并不是该n型导电的主要来源,这一结论与实验相符。n型GaN中难以形成动力学稳定的受主态,这解释了为什么实验上GaN的n型掺杂很容易。然而,在一般温度的平衡条件下GaN的p型掺杂将被N空位补偿,难以观测到显着的空穴浓度,这表明p型GaN中非平衡过程占主导。在红外、可见光和紫外发光区域识别了本征缺陷的光谱特征。计算了扩散轨道中电子和空穴的有效质量能级,这些能级在发光过程中会与相应的局域态竞争,据此可以将GaN中常常观测到的3.46和3.25-3.27 eV附近的紫外光发光峰归因于N空位。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
Rubtsov,Mikhail[2]（2019）在《单晶硅空位型缺陷团簇结构表征研究》一文中研究指出目前硅器件是基于大规模集成半导体技术电子系统的主要组成部分。在太空中,半导体材料对捕获的带电粒子和太阳宇宙射线很敏感,并可能受到位移损伤。带电粒子辐照可在半导体晶体晶格中产生破坏性损伤。这将在半导体带隙中形成不同程度上稳定的缺陷,例如掺杂能形成少数载流子陷阱以及少数载流子与多数载流子复合的有利中心。因此,它们是决定半导体行为的关键因素。最重要的是在空间环境中的具有高NIEL值的重离子辐照可以产生空位相关的缺陷团簇、空位氧(V-O)对和空位间质中心(V-I),它们在硅中产生基本的电活性缺陷。这些由重离子辐照引起的空位相关簇状缺陷有多种类型,如分裂中心(V2)、叁空位中心(V3)和四空位中心(V4)。这些缺陷可在室温或低温下低剂量迁移,与一些杂质结合可形成缺陷团簇。这些缺陷是更大缺陷结构的基石。目前只有对硅晶体中的空位缺陷的单个空位(V)和分裂(V2)缺陷进行明确的实验和理论识别。其它小空位聚集体如叁空位(V3)和四空位(V4)簇的研究较少。半导体和绝缘体中的这些缺陷几乎总是在带隙或带边附近引入。这些空位决定了电子行为,它们也经常是实验检测或识别缺陷的基础。由于器件都在特定电压下工作,因此有必要确定空位与各种带电状态进行分析。此外,这些不同的电荷状态可能对应于完全不同的局域晶格结构。因此准确计算缺陷及其电子特性(如形成能、过渡层)对于缺陷识别和表征至关重要。这些水平的实验鉴定很困难而且是间接的,通常需要不同技术的巧妙结合。更直接和更容易获得这些特征的方法是使用第一原理方法计算这些参数。利用第一原理计算方法进行缺陷计算是为了更好地理解电子和光电器件等各种技术中的缺陷。第一性原理计算作为一种强有力的方法,它补充了实验不足,并且变得足够可靠,可以作为一种预测工具。现在这种方法被世界上越来越多的研究者所采用。密度泛函理论(DFT)通常与伪势函数或增强波函数相结合,已成为缺陷计算最常用的第一性原理方法。本文将密度泛函模型与DLTS研究相结合,研究了硅中叁空位的结构、电子性质、转变和扩散动力学。目前一些研究者已经发表了一些V3缺陷的结构和电子性能的相关文章。本文证实了先前报道的V3结构和相关的电子能级,并大大扩展了人们对其电子性质的理解。总之,V3有两种形式,即四重坐标(FFC)和平面六角形环(PHR)结构。结果表明,在中性荷电状态下,前者更稳定。通过使用Heyd Scuseria-Ernzerh(HSE)筛选的混合功能电位的密度函数代码进行计算,这种混合功能电位有助于克服预测带隙的缺陷,与使用交换相关能量的局部密度近似的常用方法相比,这种方法会导致较大的不确定性。对于计算的缺陷形成能和过渡态。在以往的研究中,这种方法在识别半导体中的许多缺陷水平方面已经相当成功。首先为了开始和验证计算设置计算了晶格常数a_0体积模量B_0和带隙Eg。计算出的单电子间隙(1.19eV)与实验值(1.17eV)比较吻合,晶格常a_0(5.435?)、体积模量B_0(98 Gpa)的值与实验得到的值分别为5.431?和97Gpa的值吻合较好。然后本文研究了形成能和跃迁水平并用实验DLTS验证了计算的准确性。结果表明V3在中性荷电状态下是双稳态的,四重配位的FCC比PHR平面配位的能量低0.14eV。然而,计算表明,与最稳定结构为四重配位(FCC)的缺陷中性态相比,带电超电池最稳定的结构形式是平面六边形环(PHR)结构。PHR结构在+2、+1、-1和-2电荷态下更稳定。这些结果表明,叁空位V3是具有不同结构的双稳态缺陷。其次通过对这些复杂缺陷过渡层的检测,对其电子结构进行了研究。对于V3[PHR]的电离能,我们分别得到第一和第二施主跃迁能级(+1/+2),(0/+1)和第一和第二受主能级(-1/0)和(-2/-1)。对于V3[FFC]的电离能,得到第一个受体能级(-1/0)。然而从计算结果来看,不可能识别出一个叁空位缺陷,它的FFC结构占据了靠近价带顶部的能带,并且假设V3[FFC]不是供体。计算第二电离跃迁水平(+1/+2)和(-2/-1)也导致V3[FFC]间隙外的双供体和双受体水平不稳定。研究发现,尽管V3[PHR]具有较深的供体和受体水平,但在平衡状态下,缺陷将在费米能量范围(_()+0.11eV<_()<_((8)-0.15eV)内处于中性的FFC状态。中性叁空位的形成能为6.5 eV,然而,如果费米能级在能带边附近,V3将以PHR形式出现,具有双正负电荷状态。其次为了了解该缺陷在高温下的行为,对迁移转化过程进行了研究。虽然根据计算得到的FFC构型是最稳定的叁空位构型,因为与PHR构型相比,它的形成能较低,但一些作者在先前研究的DLTS实验中发现,相对于V3[FFC]。假设当叁个空位原子位置彼此靠近时,由于V3的空间位置,在PHR构型中很容易形成V3。因此,为了达到FFC结构的最低稳定能量状态,需要对叁空位增加一些额外的能量(变换能)。因此,研究了V3[PHR]到V3[FFC]结构的转变机理和不同电荷态的转变能,以解释叁空位的空位演化。通过CI-NEB计算得到了各自的最小能量迁移路径。结果表明,叁空位中性电荷由V3[PHR]转变为V3[FFC]结构所需的活化能为1.40eV,而正电荷和负电荷的叁空位所需的活化能较低,变换能值约为1.10eV。此外,在V3[PHR]结构缺陷形成后,可能发生迁移和解离过程,并进行了研究。结果表明,叁空位中性电荷V3[PHR]结构迁移所需的活化能为2.50eV,通过比较不同的电荷态势垒,可以看出正电荷和负电荷态的叁空位迁移势垒低于中性电荷态。因此,中性叁空位(2.50eV)的迁移能高于V3[PHR]到V3[FFC](1.40 eV)所需的变换能,不同电荷状态下的叁空位也是如此。因此,预计首先会随着温度的升高发生转化过程,直到温度达到迁移过程占主导地位的值。为了验证这些叁空位缺陷能级计算结果,进行了实验研究。本文以NPN型双极型晶体管为研究对象。选择10MeV、24MeV和40MeV Si离子作为入射粒子。分别采用能量为10MeV、24MeV和40MeV的硅离子产生各种NIEL值。通过软件SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)得到了单能辐照产生的位移损伤剂量Dd。结果表明,10MeV、24MeV和40MeV硅离子均能穿透DLTS探针区,10MeV Si离子的范围在DLTS探针区内。结果表明,由24MeV和40MeV Si离子引起的DLTS探测区的位移缺陷分布是均匀的,而由10MeV Si离子辐照引起的位移缺陷分布是不均匀的。利用PhysTech HERA-DLTS(High Energy Resolution Analysis Deep Level Transient Spectroscopy)系统,在辐照后测量了BJT中的辐射缺陷。由于DLTS的准确度与掺杂浓度成反比,因此选择较低的掺杂浓度来表征位移引起的缺陷,以提高DLTS的测试准确度。DLTS曲线显示,在不同过渡态PHR(-1/0),PHR(-2/-1)和FFC(-1/0)下,分别存在属于叁空位缺陷的50K、175K和200K处的峰,通过计算预测,具有FFC结构的叁空位缺陷浓度远小于具有PHR配置的叁空位缺陷浓度。结果表明,实验得到的PHR(-1/0)、PHR(-2/-1)和FFC(-1/0)缺陷能级的能量与计算值非常接近。为了揭示高温下V3[PHR]和V3[FFC]叁空位缺陷的特征,用40 MeV Si离子辐照样品,研究了位移损伤剂量为5.06 krad(Si)的DLT对辐照后缺陷的退火行为。结果表明,当退火温度低于425K时,50K时的峰值E75随退火温度的升高而升高。同时,175K处的峰和200K处的峰分别属于叁空位E4和E5的跃迁水平,随退火温度的升高而降低。如前所述,E4和E5陷阱分别是具有PHR结构的簇状叁空位的(-2/-1)和(-1/0)跃迁水平,E75的峰高属于V3[FFC]陷阱的(-1/0)跃迁水平。结果表明,当退火温度低于425K时,50K时的峰值E75随退火温度的升高而升高。同时,175K处的峰和200K处的峰分别属于叁空位E4和E5的跃迁水平,随退火温度的升高而降低。如前所述,E4和E5陷阱分别是具有PHR结构的簇状叁空位的(-2/-1)和(-1/0)跃迁水平,E75的峰高属于V3[FFC]陷阱的(-1/0)跃迁水平。此外,当退火温度达到450 K时,E75峰消失。实验结果与计算结果吻合较好,表明在较低的退火温度下,V3[PHR]→V3[FFC]转变占主导地位,而在较高的退火温度下,则转变为迁移过程。这是因为与叁空位V3的迁移屏障相比,V3[PHR]→V3[FFC]的转化屏障较低。因此,在较低的退火温度下,部分E5和E4陷阱转化为E75陷阱,导致V3[FFC]浓度增加,V3[PHR]中心浓度降低。随着温度的进一步升高,簇状叁空位开始退火,导致所有V3结构的浓度降低,与计算结果吻合较好。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
唐攀飞,郑淇蓉,李敬文,魏留明,张传国[3]（2019）在《计及级联内缺陷空间关联的团簇动力学模拟》一文中研究指出团簇动力学(CD)是一种快速模拟材料辐照损伤长时间动力学演化方法.基于平均场速率理论的CD不考虑级联内的缺陷空间关联效应.而实体动力学蒙特卡罗(OKMC)模型虽然考虑空间关联效应,但受到时间尺度和辐照剂量的限制.将模拟粒子初级辐照级联缺陷分布的Monte Carlo模型(IM3D)与OKMC基于常数时间退火方法进行耦合,有效计及级联内的缺陷空间关联性,作为CD模型的有效辐照产生项,建立计及空间关联效应的团簇动力学模型(CD-SC).结果表明:CD-SC模拟的辐照损伤结果与长时间OKMC结果吻合.有助于提高典型辐照条件下核材料长时间辐照损伤的多尺度模型的准确度和效率.(本文来源于《计算物理》期刊2019年05期）
林坚,吴涛[4]（2016）在《金属硫族半导体纳米团簇中固有缺陷位和特定位点掺杂剂在光、电化学性能调控方面的机制研究》一文中研究指出针对经典Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶的研究曾占据半导体纳米科学领域的半壁江山,其重心主要集中在纳米晶尺寸和形貌调控,以及性能的调变和优化。除公认的纳米晶尺寸效应外,控制此类半导体材料光、电学性能的另一个重要因素是缺陷位和掺杂剂,包括纳米晶内部缺陷、表面缺陷,以及种类各异的掺杂剂。传统半导体纳米晶的合成方法很难控制缺陷位和掺杂剂的类型、以及它们在纳米晶格上的可控分布,因而难于(本文来源于《中国化学会第七届全国结构化学学术会议论文摘要》期刊2016-11-16）
高超[5]（2015）在《BCC铁和铁铜合金电子辐照缺陷演化的团簇动力学模拟》一文中研究指出辐照损伤性能是核材料的关键性能指标之一,铁基材料(铁素体钢、奥氏体钢)在堆中关键部件的服役性能决定着核电站的安全性和经济性,其抗辐照性能一直以来是核工程与核科学界研究的热点。压力容器是具有BCC结构的铁素体钢,是反应堆中不可更换的部件,也是决定反应堆的安全性和寿命的关键部件之一,研究辐照下压力容器钢模型材料BCC铁以及铁铜合金中缺陷演化机理对于研究压力容器钢辐照脆化机理具有非常重要的意义。本文采用基于平均场理论的团簇动力学方法,模拟了BCC铁及铁铜合金在电子辐照下缺陷的演化过程,对于研究压力容器钢的辐照脆化机理具有重要意义。根据平均场速率理论,不同时刻下辐照缺陷数密度可以由相应的微分方程表示。通过对国内外文献调研,结合对材料中各缺陷及之间相互作用的理论分析,推导出描述材料中间隙原子、空位、间隙原子团簇、空位团簇、富铜团簇数密度随时间演化的微分方程组,建立了BCC铁在电子辐照下缺陷演化的物理模型,采用FORTRAN 90开发团簇动力学程序,并模拟了BCC铁在455K的温度下,经过长时间(15000s)电子辐照时缺陷的演变过程,得到不同时刻各缺陷的数密度及尺寸分布。结果表明,时间较短时,晶体中不会有较大团簇形成,且间隙原子团簇的数密度远大于空位团簇,团簇的尺寸会随着辐照时间的增加而变大。通过与相应文献进行比较,对模拟计算结果进行了验证。电阻率回复实验是研究材料辐照损伤机理的有效手段之一,电子辐照高纯铁在等时时效过程中电阻率的变化也可以由缺陷数量变化表征。通过模拟高纯铁经3Me V电子辐照至2.0×10-6dpa后等时时效时的缺陷演化过程,得到材料电阻率变化曲线,并与电阻率回复实验数据进行对比。结果表明,高纯铁在辐照损伤回复过程中,间隙原子、空位会在不同温度下发生迁移、复合、聚集等过程,在模拟的等时时效的温度和时间范围内没有形成较大团簇。电阻率回复的峰值分别对应于间隙原子、间隙原子团簇、空位团簇等缺陷的数量的改变,辐照缺陷数量随温度升高的演化过程与电阻率变化趋势吻合很好,在高损伤剂量(200×10-6dpa)时,还可以看到电阻率回复的第四阶段。根据富铜团簇演变相关理论修改部分源代码及微观参数,升级程序并建立二元Fe-Cu合金缺陷演变的物理模型,模拟研究了Fe-1.34at.%Cu合金在电子辐照下缺陷演变规律,计算了铜团簇数密度、平均尺寸、基体中铜含量随时间的变化。根据计算结果,Fe-Cu合金中铜团簇平均半径会随着时间变化而变大,与文献中的相关实验结果吻合;另外,基体中铜含量、空位数密度变化规律说明了Cu通过与空位结合发生迁移这一理论,模拟结果能很好地解释Fe-Cu合金在电子辐照下的微观演变过程。基于平均场理论的团簇动力学方法可以模拟BCC铁和铁铜合金在电子辐照下缺陷的迁移、聚集等微观演化过程,能获得不同时刻缺陷数密度及尺寸分布规律,模拟结果能很好的解释Fe的电阻率回复、Fe-Cu合金富铜团簇演变等过程,虽然计算机模拟不能完全取代实验,但模拟结果可以为实验现象提供理论解释,从而对实验具有重要的指导意义。(本文来源于《上海大学》期刊2015-04-01）
马德明,乔红波,李恩玲,施卫,马优恒[6]（2014）在《富镓Ga_nAs团簇稳定性及缺陷特性的密度泛函理论研究》一文中研究指出采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对富镓中性Gan As(n=1~9)团簇的稳定性及缺陷特性进行了研究.结果表明,随着总原子数的增大,各基态团簇结合能的二阶差分值和团簇能隙差均呈奇偶交替变化规律,总原子数为奇数的团簇比总原子数为偶数的团簇稳定;部分团簇的能隙差小于砷化镓材料的禁带宽度,为砷化镓材料缺陷的研究提供了帮助,其中GaAs团簇缺陷中的VAs VGa缺陷导致能带中的Γ点处的带隙宽度减小,其最低施主缺陷能级位于导带底以下0.39eV,该值接近于EL6缺陷能级的实验值;团簇各基态结构的振动频率均在THz频段,从而为砷化镓材料的THz波辐射和缺陷的THz波检测提供了依据.(本文来源于《原子与分子物理学报》期刊2014年02期）
伍海彪,曹兴忠,成国栋,李卓昕,于润升[7]（2012）在《FeCu合金中Cu纳米团簇对形变缺陷的影响》一文中研究指出本文采用正电子湮没寿命谱技术对Fe-1.5wt%Cu合金以及纯Fe冷轧形变微观缺陷结构进行表征,分析并讨论Cu纳米团簇对形变微观缺陷的影响。Fe-1.5wt%Cu合金在1173 K高真空(10~(-5)Pa)退火2 h后空冷热处理后样品的主要缺陷基本恢复,由于Cu含量相对较高且冷却速度较慢,部分Cu原子呈纳米团簇析出。退火后合金样品与完全退火纯Fe进行冷轧实验,同一组样品在不同的形变量测试正电子湮没寿命,结果如图1所示。左图结果表明退火后合金样品中没有(本文来源于《第十一届全国正电子湮没谱学会议论文集》期刊2012-09-01）
陈冬[8]（2010）在《二维原子团簇和缺陷团簇的跃迁及扩散行为研究》一文中研究指出本文以几种典型的BCC结构金属、合金和萤石结构氧化物UO2作为研究对象,选取能够合理描述原子间相互作用的势函数模型,对晶体中点缺陷团簇和金属表面原子团簇的跃迁和扩散行为展开了系统的研究,并得到与实验一致的结果。在Fe-Cr合金体系中,研究Cr-V原子空位对的最小能量路径,发现Cr原子的长程跃迁是通过空位辅助机制完成的。单个Cr替位原子跃迁至近邻空位位置所需能量为0.56eV,但单独依靠这一机制无法完成Cr原子的长程跃迁,除非体系中有过饱和浓度的空位分布。Cr-V原子空位团簇的迁移过程是通过自空位辅助跃迁机制,即Fe原子和Cr原子相继跃迁至最近邻空位来完成,它可以导致Cr原子的长程跃迁,其跃迁能量势垒范围为0.64-0.89eV。NEB研究结果表明在α-Fe体系中,混合型Cr-Fe哑铃状填隙原子对很容易发生跃迁,所需能量为0.17eV,低于Fe-Fe哑铃状填隙原子对跃迁所需能量。其中,Cr-Fe填隙原子对的原地旋转和Cr原子的最近邻跃迁是完成一次净跃迁过程的主要跃迁机制。对Cr空位团簇的结合能计算结果发现,团簇的结合能强烈依赖于缺陷团簇的尺寸和缺陷团簇中Cr原子的含量。选用Yakub势函数描述U、O和Xe原子之间的相互作用,所计算的跃迁势垒与实验值符合得很好。在UO2体系中,单空位的跃迁通过空位机制完成,其中单铀空位跃迁的能量势垒高于单氧空位跃迁所需能量。完成双氧空位净跃迁所需能量势垒为0.85eV,能量势垒的计算结果表明具有双空位结构的缺陷团簇易于发生空位的解离。在引入裂变气体Xe后,缺陷团簇有了更为复杂和多样的跃迁行为。Xe填隙原子在近邻没有空位存在的情况下很难发生跃迁,当第一近邻位置引入空位后,通过空位辅助跃迁机制使Xe填隙原子的跃迁势垒减少了1.50eV。计算结果还表明,U空位捕获Xe原子后形成替位原子,由Xe替位原子和U空位组成的缺陷团簇的跃迁势垒较高,且无法发生Xe原子的长程跃迁。较之U空位对Xe原子的捕获能力,O空位对Xe原子的捕获能力则较弱,位于O空位的Xe替位原子很容易通过简单跃迁机制直接跃迁至八面体间隙位置,并且终态结构能量更稳定。对于包含两个及以上空位的缺陷团簇,能量势垒结果同样表明空位聚集现象不会发生,双氧空位只需要很低的能量势垒就可以发生空位的解离。在Xe填隙原子和双氧空位组成的缺陷团簇中,最近邻氧空位的作用使八面体间隙位置不再是Xe原子的稳定位置,Xe填隙原子可以占据相邻U原子晶格位置,而U原子被推挤至相邻八面体间隙成为填隙原子,这一过程所需能量势垒为0.16eV。采用dimer方法寻找可能跃迁过程的最小能量路径,研究W团簇在W纳米颗粒表面的跃迁机制、可能路径及相应的势垒能量。钨团簇结合能的计算结果表明,W团簇更趋向于在颗粒表面形成二维密排结构。相比纳米颗粒尺寸的影响,菱形十二面体界面和顶角区域对团簇跃迁行为有更明显的影响。当团簇位于边界和顶角区域时,基体原子倾向参与扩散团簇的跃迁,并形成更大的团簇继续迁移,或者通过与基体原子的交换导致团簇的解离。叁聚体团簇的跃迁能量势垒表明整体跃迁机制比单原子的相继跃迁更能准确描述叁聚体的跃迁行为,这是因为叁聚体为密排结构,打破这样一个密排结构要求更高的能量势垒。由于四聚体的高对称性,四聚体的跃迁需要克服更高的能量势垒,dimer剪切过程是四聚体跃迁的主要机制。采用分子动力学结合描述原子间相互作用的分析型嵌入势模型,对原子团簇在BCC(110)金属表面的自扩散动力学行为进行了系统的研究。淬火分子动力学得到的团簇结合能表明,扩散团簇的稳定构型为密排小岛结构。同时,长时分子动力学模拟得到二维团簇表面扩散的相关表征量,如扩散迁移能、扩散系数及扩散前因子,其中扩散迁移能随团簇尺寸的变化呈现非单调振荡增加的趋势。与拥有非对称性的二维团簇结构相比,密排封闭团簇结构(如四聚体和七聚体)有着明显较高的扩散迁移能。并且,采用NEB方法着重分析了W四聚体、五聚体、六聚体和七聚体的速率限制步骤所需克服的能量,以及完成一次四聚体和五聚体团簇净跃迁过程的最小能量路径。扩散机制的讨论表明,较大尺寸的二维原子团簇的扩散主要通过外围原子的跃迁、二聚体滑移或组态变化等扩散机制的共同作用来完成。本文中所使用的两种寻找最小能量路径的方法可以很好地描述原子团簇和缺陷团簇的表面扩散与体扩散过程,并且得到了一些与实验相符的结果,说明这些方法在处理跃迁和扩散问题中具有很好的普适性和实用性。(本文来源于《湖南大学》期刊2010-05-27）
包括[9]（2009）在《应用极小值跳跃方法对金团簇结构演化和性质以及硼笼缺陷的研究》一文中研究指出物质的结果决定其性质,确定物质的结构是物理学、化学、生物学等领域的重要课题。理论模拟是确定物质结构的一个重要手段,全局优化算法是通过计算模拟寻找物质结构的方法。本文较系统地介绍了全局优化算法,着重介绍了在本文中计算模拟用到的极小值跳跃方法。极小值跳跃算法的特点是不依赖体系的热力学性质,其通过分子动力方法完成跨越势垒寻找势能面上的各个局域极小值,并通将寻找的极小值过与寻找过程的历史轨迹记录相比照,避免重复访问势能面上已经搜索过的区域,同时计算过程中通过对分子动力学过程中的计算参数不断自动调节,确保搜索过程有一个较高的接受率,以尽快搜索势能平面找到全局能量最小值及相应的结构。本文包含以下主要内容:(一)、应用极小值跳跃方法,对包含N=13-318个原子的金团簇进行了全局优化,获得了能量全局最小值和近能量全局最小值结构,验证了极小值跳跃方法的可行性和效率。计算结果表明这些粒子数范围内的团簇主要有四种几何构型:无定形结构、五重对称结构、简单面心立方结构、旋转面心立方结构,四种结构的交替演化无明显规律;对近能量全局最小值结构分析表明有大量近全局能量最小值的结构存在,从而解释了实验上观察到的团簇结构并不是单一结构的现象。(二)、深入分析了金团簇的全局能量最小值结构,发现金团簇中存在着与内部原子几何位置相关的能量台阶。某些团簇中包含一些能量远离能量台阶的原子,即所谓的可弃原子,可弃原子的存在将造成理论计算和实验观察团簇构型的差异。团簇内部界面对团簇总能量没有不利影响。由于团簇内部存在能量阶梯,建议在研究团簇的结构时应该考虑更合理的能量层状分布。(叁)、应用极小值跳跃方法与密度泛函理论相结合的方法,应用局域密度近似和PBE型广义梯度近似,对硼笼(B_(80))的全局最小值和近全局最小值结构进行了计算和分析,得到了六种在B_(80)中可能存在的缺陷,计算了包含缺陷的硼笼与理想结构的比照能。并研究了硼笼增加、减少原子以及弹性形变的影响。计算模拟的结果表明B_(80)对这些缺陷和各种弹性破坏有很好的稳定性,表明B_(80)可能是一种超塑性材料。(本文来源于《吉林大学》期刊2009-06-01）
江俊,侯氢[10]（2007）在《金属钛中氦团簇生长导致的缺陷行为》一文中研究指出材料中常常由氚衰变或(n,α)反应而产生氦,氦通常不溶于材料,通过间隙扩散、空位、交换机制等一系列机制在材料中扩散聚集形成氦团簇,氦团簇通过冲出位错环机制以及彼此之间的融合进一步长大成为氦泡,当氦泡生长到一定尺寸和浓度时就会从材料中释放出来,导致材料起泡,引起氦脆,最终导致材料老化、机械性能下降。因此,对材料中的氦行为研究无论从技术方面(本文来源于《第九届中国核靶技术学术交流会摘要集》期刊2007-09-01）
缺陷团簇论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
目前硅器件是基于大规模集成半导体技术电子系统的主要组成部分。在太空中,半导体材料对捕获的带电粒子和太阳宇宙射线很敏感,并可能受到位移损伤。带电粒子辐照可在半导体晶体晶格中产生破坏性损伤。这将在半导体带隙中形成不同程度上稳定的缺陷,例如掺杂能形成少数载流子陷阱以及少数载流子与多数载流子复合的有利中心。因此,它们是决定半导体行为的关键因素。最重要的是在空间环境中的具有高NIEL值的重离子辐照可以产生空位相关的缺陷团簇、空位氧(V-O)对和空位间质中心(V-I),它们在硅中产生基本的电活性缺陷。这些由重离子辐照引起的空位相关簇状缺陷有多种类型,如分裂中心(V2)、叁空位中心(V3)和四空位中心(V4)。这些缺陷可在室温或低温下低剂量迁移,与一些杂质结合可形成缺陷团簇。这些缺陷是更大缺陷结构的基石。目前只有对硅晶体中的空位缺陷的单个空位(V)和分裂(V2)缺陷进行明确的实验和理论识别。其它小空位聚集体如叁空位(V3)和四空位(V4)簇的研究较少。半导体和绝缘体中的这些缺陷几乎总是在带隙或带边附近引入。这些空位决定了电子行为,它们也经常是实验检测或识别缺陷的基础。由于器件都在特定电压下工作,因此有必要确定空位与各种带电状态进行分析。此外,这些不同的电荷状态可能对应于完全不同的局域晶格结构。因此准确计算缺陷及其电子特性(如形成能、过渡层)对于缺陷识别和表征至关重要。这些水平的实验鉴定很困难而且是间接的,通常需要不同技术的巧妙结合。更直接和更容易获得这些特征的方法是使用第一原理方法计算这些参数。利用第一原理计算方法进行缺陷计算是为了更好地理解电子和光电器件等各种技术中的缺陷。第一性原理计算作为一种强有力的方法,它补充了实验不足,并且变得足够可靠,可以作为一种预测工具。现在这种方法被世界上越来越多的研究者所采用。密度泛函理论(DFT)通常与伪势函数或增强波函数相结合,已成为缺陷计算最常用的第一性原理方法。本文将密度泛函模型与DLTS研究相结合,研究了硅中叁空位的结构、电子性质、转变和扩散动力学。目前一些研究者已经发表了一些V3缺陷的结构和电子性能的相关文章。本文证实了先前报道的V3结构和相关的电子能级,并大大扩展了人们对其电子性质的理解。总之,V3有两种形式,即四重坐标(FFC)和平面六角形环(PHR)结构。结果表明,在中性荷电状态下,前者更稳定。通过使用Heyd Scuseria-Ernzerh(HSE)筛选的混合功能电位的密度函数代码进行计算,这种混合功能电位有助于克服预测带隙的缺陷,与使用交换相关能量的局部密度近似的常用方法相比,这种方法会导致较大的不确定性。对于计算的缺陷形成能和过渡态。在以往的研究中,这种方法在识别半导体中的许多缺陷水平方面已经相当成功。首先为了开始和验证计算设置计算了晶格常数a_0体积模量B_0和带隙Eg。计算出的单电子间隙(1.19eV)与实验值(1.17eV)比较吻合,晶格常a_0(5.435?)、体积模量B_0(98 Gpa)的值与实验得到的值分别为5.431?和97Gpa的值吻合较好。然后本文研究了形成能和跃迁水平并用实验DLTS验证了计算的准确性。结果表明V3在中性荷电状态下是双稳态的,四重配位的FCC比PHR平面配位的能量低0.14eV。然而,计算表明,与最稳定结构为四重配位(FCC)的缺陷中性态相比,带电超电池最稳定的结构形式是平面六边形环(PHR)结构。PHR结构在+2、+1、-1和-2电荷态下更稳定。这些结果表明,叁空位V3是具有不同结构的双稳态缺陷。其次通过对这些复杂缺陷过渡层的检测,对其电子结构进行了研究。对于V3[PHR]的电离能,我们分别得到第一和第二施主跃迁能级(+1/+2),(0/+1)和第一和第二受主能级(-1/0)和(-2/-1)。对于V3[FFC]的电离能,得到第一个受体能级(-1/0)。然而从计算结果来看,不可能识别出一个叁空位缺陷,它的FFC结构占据了靠近价带顶部的能带,并且假设V3[FFC]不是供体。计算第二电离跃迁水平(+1/+2)和(-2/-1)也导致V3[FFC]间隙外的双供体和双受体水平不稳定。研究发现,尽管V3[PHR]具有较深的供体和受体水平,但在平衡状态下,缺陷将在费米能量范围(_()+0.11eV<_()<_((8)-0.15eV)内处于中性的FFC状态。中性叁空位的形成能为6.5 eV,然而,如果费米能级在能带边附近,V3将以PHR形式出现,具有双正负电荷状态。其次为了了解该缺陷在高温下的行为,对迁移转化过程进行了研究。虽然根据计算得到的FFC构型是最稳定的叁空位构型,因为与PHR构型相比,它的形成能较低,但一些作者在先前研究的DLTS实验中发现,相对于V3[FFC]。假设当叁个空位原子位置彼此靠近时,由于V3的空间位置,在PHR构型中很容易形成V3。因此,为了达到FFC结构的最低稳定能量状态,需要对叁空位增加一些额外的能量(变换能)。因此,研究了V3[PHR]到V3[FFC]结构的转变机理和不同电荷态的转变能,以解释叁空位的空位演化。通过CI-NEB计算得到了各自的最小能量迁移路径。结果表明,叁空位中性电荷由V3[PHR]转变为V3[FFC]结构所需的活化能为1.40eV,而正电荷和负电荷的叁空位所需的活化能较低,变换能值约为1.10eV。此外,在V3[PHR]结构缺陷形成后,可能发生迁移和解离过程,并进行了研究。结果表明,叁空位中性电荷V3[PHR]结构迁移所需的活化能为2.50eV,通过比较不同的电荷态势垒,可以看出正电荷和负电荷态的叁空位迁移势垒低于中性电荷态。因此,中性叁空位(2.50eV)的迁移能高于V3[PHR]到V3[FFC](1.40 eV)所需的变换能,不同电荷状态下的叁空位也是如此。因此,预计首先会随着温度的升高发生转化过程,直到温度达到迁移过程占主导地位的值。为了验证这些叁空位缺陷能级计算结果,进行了实验研究。本文以NPN型双极型晶体管为研究对象。选择10MeV、24MeV和40MeV Si离子作为入射粒子。分别采用能量为10MeV、24MeV和40MeV的硅离子产生各种NIEL值。通过软件SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)得到了单能辐照产生的位移损伤剂量Dd。结果表明,10MeV、24MeV和40MeV硅离子均能穿透DLTS探针区,10MeV Si离子的范围在DLTS探针区内。结果表明,由24MeV和40MeV Si离子引起的DLTS探测区的位移缺陷分布是均匀的,而由10MeV Si离子辐照引起的位移缺陷分布是不均匀的。利用PhysTech HERA-DLTS(High Energy Resolution Analysis Deep Level Transient Spectroscopy)系统,在辐照后测量了BJT中的辐射缺陷。由于DLTS的准确度与掺杂浓度成反比,因此选择较低的掺杂浓度来表征位移引起的缺陷,以提高DLTS的测试准确度。DLTS曲线显示,在不同过渡态PHR(-1/0),PHR(-2/-1)和FFC(-1/0)下,分别存在属于叁空位缺陷的50K、175K和200K处的峰,通过计算预测,具有FFC结构的叁空位缺陷浓度远小于具有PHR配置的叁空位缺陷浓度。结果表明,实验得到的PHR(-1/0)、PHR(-2/-1)和FFC(-1/0)缺陷能级的能量与计算值非常接近。为了揭示高温下V3[PHR]和V3[FFC]叁空位缺陷的特征,用40 MeV Si离子辐照样品,研究了位移损伤剂量为5.06 krad(Si)的DLT对辐照后缺陷的退火行为。结果表明,当退火温度低于425K时,50K时的峰值E75随退火温度的升高而升高。同时,175K处的峰和200K处的峰分别属于叁空位E4和E5的跃迁水平,随退火温度的升高而降低。如前所述,E4和E5陷阱分别是具有PHR结构的簇状叁空位的(-2/-1)和(-1/0)跃迁水平,E75的峰高属于V3[FFC]陷阱的(-1/0)跃迁水平。结果表明,当退火温度低于425K时,50K时的峰值E75随退火温度的升高而升高。同时,175K处的峰和200K处的峰分别属于叁空位E4和E5的跃迁水平,随退火温度的升高而降低。如前所述,E4和E5陷阱分别是具有PHR结构的簇状叁空位的(-2/-1)和(-1/0)跃迁水平,E75的峰高属于V3[FFC]陷阱的(-1/0)跃迁水平。此外,当退火温度达到450 K时,E75峰消失。实验结果与计算结果吻合较好,表明在较低的退火温度下,V3[PHR]→V3[FFC]转变占主导地位,而在较高的退火温度下,则转变为迁移过程。这是因为与叁空位V3的迁移屏障相比,V3[PHR]→V3[FFC]的转化屏障较低。因此,在较低的退火温度下,部分E5和E4陷阱转化为E75陷阱,导致V3[FFC]浓度增加,V3[PHR]中心浓度降低。随着温度的进一步升高,簇状叁空位开始退火,导致所有V3结构的浓度降低,与计算结果吻合较好。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
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