以GaN 为代表的III族氮化物半导体材料及相关器件中,如何控制和利用缺陷一直是重要的研究主题之一。过去最受关注的是线位错,随着氮化镓单晶衬底的实现、材料中位错密度不断降低,氮化物材料中的点缺陷必将受到普遍关注。特别是点缺陷及相关复合体在非辐射复合中所起的作用,对这些物理问题的深入研究是进一步发挥氮化物半导体材料优越特性的基础。
最近中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所石林和徐科与美国劳伦斯伯克利国家实验室Lin-Wang Wang研究员团队合作,对两种点缺陷复合体:GaP:ZnGa-OP 和GaN:ZnGa-VN,采用多种不同的方法计算了载流子的非辐射复合速率,并与实验结果进行了对比。首先利用密度泛函理论计算了所有的声子模式对应的电声耦合系数,并模拟研究了不同的多声子辅助电子跃迁的过程,发现利用静态耦合理论得到两种点缺陷俘获系数与实验值基本一致,分别为和 cm3/s。文章也分析了静态耦合理论之所以适用于半导体中非辐射复合计算的原因。相关工作已发表在Phys. Rev. B 91, 205315 (2015) ,并作为Editors' Suggestion出现在Phys. Rev. B 首页。
该工作得到“973”计划(No. 2012CB619305)、国家自然科学基金(No.11374328, 61325022, 11327804)和中国科学院“十二五”信息化专项超级计算重点应用示范项目XXH125 03-02-03-2(03)的资助。