硅晶體空位缺陷的Jahn-Teller效應(yīng)與應(yīng)變特性研究.pdf

1、攻讀學位期間的研究成果分類號：O474密級：UDC：學號：355705209002南昌大學博士研究生學位論文硅晶體空位缺陷的硅晶體空位缺陷的JahnTeller效應(yīng)與應(yīng)變特性研究效應(yīng)與應(yīng)變特性研究StudyoftheJahnTellerStrainEffectsontheSiliconCrystalwithDefects鐘淑英培養(yǎng)單位（院、系）：材料科學與工程學院指導教師姓名、職稱：周浪教授申請學位的學科門類：工學學科專業(yè)名稱：材料物理

2、與化學論文答辯日期：答辯委員會主席：評閱人：攻讀學位期間的研究成果I摘要摘要隨著全球環(huán)境的惡化以及能源消耗的加劇，開發(fā)和利用可再生能源的重要性日益突出。因而，開發(fā)利用可再生的清潔能源已經(jīng)成為各國政府大力發(fā)展的領(lǐng)域之一?？稍偕茉粗凶罹叽硇缘氖翘柲芄夥夹g(shù)。硅材料以其高儲量、合適的能帶結(jié)構(gòu)(較高的轉(zhuǎn)換效率)、無毒無害、物理性能穩(wěn)定(長壽命)等明顯的優(yōu)勢成為了太陽能電池研究開發(fā)的主體材料。硅片的質(zhì)量影響到成品太陽能電池的短路電流和斷路電

3、壓等參數(shù)，在很大程度上決定了太陽能電池的發(fā)電效率和使用壽命。在此背景下，本文利用第一性原理方法研究了缺陷對晶體硅電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響。論文首先建立含單空位(V1)、雙空位(V2)和六邊形空位環(huán)(V6)缺陷超胞結(jié)構(gòu)模型；接著研究了晶體硅中V1、V2和V6空位缺陷的原子和電子結(jié)構(gòu)，分析了JahnTeller效應(yīng)對電子結(jié)構(gòu)的影響；然后，研究了這幾種缺陷在布里淵區(qū)附近的電子（空穴）有效質(zhì)量；最后，研究了應(yīng)力（應(yīng)變）對含缺陷晶體硅電子結(jié)構(gòu)的影響。通

4、過上述研究，本論文取得了以下主要結(jié)果：1發(fā)現(xiàn)JahnTeller效應(yīng)對缺陷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)有重要影響。V1、V2空位缺陷中存在JahnTeller效應(yīng)，弛豫后原子結(jié)構(gòu)對稱性下降；V6空位缺陷中沒有發(fā)生JahnTeller效應(yīng)，弛豫后原子結(jié)構(gòu)對稱性不變。無JahnTeller效應(yīng)的V6空位缺陷是V1、V2和V6缺陷中最穩(wěn)定的缺陷，雙空位兩種類型的缺陷V2RB結(jié)構(gòu)與V2LP結(jié)構(gòu)相比略微更穩(wěn)定由于其更小的空位形成能。V1和V2電子結(jié)構(gòu)

5、中在帶隙中存在深能級；而V6在帶隙中出現(xiàn)拖尾帶。JT形變對分解電荷密度的影響表現(xiàn)在：V1和V2LP構(gòu)型的間隙帶分解電荷密度具有明顯的方向性，而V2RB和V6的間隙帶和拖尾帶幾乎沒有方向性，主要是來自空位最近鄰原子的電荷構(gòu)成。JT形變也對差分電荷密度有相似的影響。2結(jié)果表明空位缺陷對晶體硅電子（空穴）的有效質(zhì)量有較大影響。完美晶體硅和六邊形空位缺陷的能帶結(jié)構(gòu)具有立方對稱性而單空位和雙空位缺陷體系由于JahnTeller畸變使出現(xiàn)的間隙帶具