科创中国
一种半导体缺陷深能级瞬态谱精确模拟方法
发布时间: 2022-12-09
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
新材料技术
成果介绍
在半导体超胞中构建缺陷原子结构，并采用杂化泛函方法对所述缺陷原子结构进行结构优化，获得缺陷体系；
基于第一性原理杂化泛函方法，获得所述缺陷体系的物理参数，所述物理参数包括总能、主体材料超胞总能、原子化学势、费米能级、能带结构价带顶位置处的能量以及电势修正项，并根据所述物理参数计算所述缺陷体系的形成能；
成果亮点
根据所述缺陷体系的形成能，计算两种不同带电量的缺陷体系之间的电荷转移能级；
根据半导体能带结构中价带顶和导带底处的能量与波矢之间的关系，获得载流子有效质量；
构建载流子非辐射跃迁模型，计算载流子非辐射俘获截面；
根据所述载流子有效质量、所述电荷转移能级以及所述载流子非辐射俘获截面计算载流子俘获率；
基于所述载流子俘获率，计算归一化缺陷深能级瞬态谱。
团队介绍
半导体材料中缺陷的行为对半导体器件的性能产生严重影响，这些缺陷包括半导体晶体材料中的掺杂原子、本征缺陷、反位原子以及复合缺陷等。当缺陷在半导体禁带中引入缺陷能级时，载流子(电子和空穴)将以一定的几率被这些缺陷能级俘获，促进载流子复合，缩短器件中少数载流子的寿命，降低多数载流子的迁移率，通常被称为复合中心或者陷阱中心。在器件制备过程中，无意引入的一些有害深能级缺陷将对器件性能产生致命的影响。然而，有时也会刻意引入一些缺陷，以增加基体材料的电阻或者作为复合中心来增快器件的开关速度。另外，宇航用半导体器件在服役期间长期暴露于空间粒子辐照环境中，辐照诱导产生的缺陷对星载电子元器件的寿命是致命的。因此，准确定义材料中的缺陷，阐述缺陷俘获载流子物理机制，对于半导体器件设计，抗辐照性能提升以及寿命预测等意义重大。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-11-11
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-01-06
黄剑华
哈尔滨工业大学
教授
综合评价
根据所述缺陷体系的形成能，计算两种不同带电量的缺陷体系之间的电荷转移能级； 根据半导体能带结构中价带顶和导带底处的能量与波矢之间的关系，获得载流子有效质量； 构建载流子非辐射跃迁模型，计算载流子非辐射俘获截面； 根据所述载流子有效质量、所述电荷转移能级以及所述载流子非辐射俘获截面计算载流子俘获率； 基于所述载流子俘获率，计算归一化缺陷深能级瞬态谱。
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