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论文类型： 期刊论文

发表时间： 2018-12-10

发表刊物： 原子与分子物理学报

收录刊物： PKU

卷号： 36

期号： 2

页面范围： 342-348

ISSN号： 1000-0364

关键字： 重掺杂;绝缘体-金属转变;临界浓度;中间带;第一性原理

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文旨在探索确定绝缘体-金属转变临界浓度的理论计算方法.以Co重掺杂Si为研究对象,构建并计算了10个Co不同掺杂浓度模型的晶体结构、杂质形成能及其电子性质.发现在Co掺杂Si体系的带隙中形成了杂质能级,杂质能级的位置和宽度随着Co浓度的增加呈线性变化.当Co掺杂浓度较高时杂质形成能逐渐稳定,且杂质能级穿过费米能级使体系表现出金属性.综合杂质形成能的变化趋势,以及杂质能级极小值与费米能级间的距离条件,可预测出发生绝缘体-金属转变的Co掺杂浓度为2.601(×)1020 cm-3,与实验结果相一致.上述两条依据应用于S重掺杂Si体系和Se重掺杂Si体系同样成立.