基于DASP ZnGeP2的本征缺陷計算

DASP (Defect and Dopant ab-initio Simulation Package)是一款半導(dǎo)體缺陷和雜質(zhì)性質(zhì)的第一性原理計算模擬軟件包，該軟件包能針對輸入的半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)，基于材料基因組數(shù)據(jù)庫和第一性原理軟件包，自動計算并輸出半導(dǎo)體的熱力學(xué)穩(wěn)定性，缺陷和雜質(zhì)形成能及離化能級，半導(dǎo)體樣品中缺陷、雜質(zhì)和載流子濃度及費米能級，關(guān)鍵缺陷和雜質(zhì)誘導(dǎo)的光致發(fā)光譜、載流子輻射和非輻射俘獲截面及少子壽命。

針對任一半導(dǎo)體，DASP軟件可以計算給出如下性質(zhì)：熱力學(xué)穩(wěn)定性、元素化學(xué)勢空間的穩(wěn)定范圍、缺陷（含雜質(zhì)，下同）形成能、缺陷轉(zhuǎn)變能級、各生長條件下的費米能級、載流子和缺陷濃度、缺陷的光致發(fā)光譜、缺陷對載流子的俘獲截面、輻射和非輻射復(fù)合速率等。

本期將給大家介紹DASP ZnGeP2的本征缺陷計算 5.4.5.3-5.4.5.4 的內(nèi)容。

5.4.5.3. 輻射俘獲系數(shù)計算流程

完成上述計算后，CDC模塊還會根據(jù)超胞體積、載流子有效質(zhì)量等其他數(shù)據(jù)結(jié)合輻射俘獲系數(shù)的公式算得該系數(shù)的大小。

以下內(nèi)容來自DDC模塊的程序日志5cdc.out：

5.4.5.4. CDC模塊PL譜計算流程

獲取上述數(shù)據(jù)后，CDC模塊會分析HSE泛函優(yōu)化后缺陷的初態(tài)、末態(tài)兩個結(jié)構(gòu)在廣義坐標(biāo)下的差異，并沿著該方向線性地產(chǎn)生一系列結(jié)構(gòu)。

在目錄/cdc/Ge_Zn1/Radiate_calc/_q0_to_q1_/final_state與目錄/cdc/Ge_Zn1/Radiate_calc/_q0_to_q1_/initial_state中均會出現(xiàn)以下多個靜態(tài)計算的目錄

完成上述計算后，CDC模塊可以根據(jù)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)及對應(yīng)的缺陷形成能大小得到初態(tài)與末態(tài)下的有效聲子能量、聲子波函數(shù)以及末態(tài)的黃-里斯因子（Huang-Rhys factor），還可以獲得該缺陷初態(tài)與末態(tài)的一維位形圖，輸出為圖片ccdiagram.png，如下所示。

ZnGeP2中缺陷Ge_Zn1的一維位形圖

以下內(nèi)容來自DDC模塊的程序日志5cdc.out：

最后，輸出PL譜的原始數(shù)據(jù)lineshape.dat以及其尖峰位置、半峰寬，最后圖形將存于lineshape.dat文件中。

lineshape.dat文件如下圖所示

指定溫度下ZnGeP2中缺陷Ge_Zn1的PL譜