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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » 其他 » 【其他】缺陷形成能与电中性要求
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vaspstudy

银虫 (小有名气)

[交流] 【其他】缺陷形成能与电中性要求已有5人参与

S. B. Zhang PRL67(1991)2339中对电中性的要求是

其中左边第一性为缺陷电荷密度，第二项为电子浓度，第三项为空穴浓度；右边为有效掺杂水平。
而在S. B. Zhang PRB 47(1993) 6791中，张老师对电中性的描述却是

求对此有研究的虫友们帮忙解释一下，谢谢啊
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1楼2010-09-13 16:02:27
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fzx2008

荣誉版主 (著名写手)

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接上问：

拿CaO来讲，O空位计算（单纯缺陷，supercell后直接去掉一个原子即可）和 F center计算（阴离子空位束缚一个电子）有没有什么不同？两者一样么？
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8楼2010-09-14 09:59:58
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valenhou001

至尊木虫 (职业作家)
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zzy870720z(金币+2):谢谢指导 2010-09-14 19:43:48
前面我以前提到了，S.B.Zhang的两篇文章中提到的电中性的两个公式中N_{xx}所表示含义不同。
比如第一个公式里面的N_c表示的导带底的态密度。N_v表示的价带顶的态密度，这些在他的文章中都提到了的。

第二个公式里面N_electrons就是电子的数目或浓度， N_holes就是空穴的数目或浓度。这个公式完全是按电荷数守恒来写的。

建议认真读读这两个公式的文献，然后再找本半导体书，看里面的载流子浓度的计算公式。

两个公式是等价的。
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10楼2010-09-14 19:12:59
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普通回帖

江山8806

金虫 (小有名气)
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搭车问路：
对于带电的缺陷，比如失去一个O原子的氧化物，它还是电中性的，核电荷数等于电子数。但是有不少文献讨论缺陷带电的情况，我一直没有搞明白其物理图像。

超胞核电荷数设为Z,总电子数设为NELECT.
令NELECT=Z+n。如n=1，表示缺陷带一个负电荷，超胞也是带一个负电荷的。
有文献讨论n的具体数字（1，2，3，...），来看不同荷电情况下超胞的稳定性，能量最低的认为是最稳定的，所对应的n就是平衡带电电子数。

那么，指定超胞荷电数是通过NELECT参数来实现的？NELECT只能给出总电荷数，而不能具体指定缺陷位置（如原子空穴）电荷数。如果通过NELECT引入的过量电子（超过Z）是局域的，那超胞收敛后做电子布局，就可以找到电子局域到那个原子上了？

[ Last edited by 江山8806 on 2010-9-13 at 16:52 ]
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2楼2010-09-13 16:50:40
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vaspstudy

银虫 (小有名气)
接连问了两个问题都没人回答，郁闷中……
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3楼2010-09-13 20:37:53
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valenhou001

至尊木虫 (职业作家)
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cenwanglai(金币+1):谢谢侯老师回帖。这篇文献是讲得很好。 2010-09-14 09:17:15
cenwanglai(金币+1): 2010-09-14 09:18:15
建议做点缺陷的计算时，仔细读读这篇文献：
J. Appl. Phys. 95, 3851 (2004); doi:10.1063/1.1682673 (29 pages)
First-principles calculations for defects and impurities: Applications to III-nitrides
Chris G. Van de Walle1 and Jörg Neugebauer2

http://jap.aip.org/resource/1/japiau/v95/i8/p3851_s1
这篇文献讲的很详细。
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4楼2010-09-13 21:38:07
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valenhou001

至尊木虫 (职业作家)
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引用回帖:
Originally posted by vaspstudy at 2010-09-13 16:02:27:
S. B. Zhang PRL67(1991)2339中对电中性的要求是

其中左边第一性为缺陷电荷密度，第二项为电子浓度，第三项为空穴浓度；右边为有效掺杂水平。
而 ...

两个公式里面的N_{xx}所代表的意思不同。要先理解各个公式里面的N_{xx}的具体含义。有的是表示电子数或空穴数的个数(或浓度)，有的是态密度值(比如N_v, N_c)。
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5楼2010-09-13 21:43:51
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stractor

金虫 (著名写手)
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cenwanglai(金币+1):谢谢回复,hehe 2010-09-14 09:18:02
引用回帖:
Originally posted by 江山8806 at 2010-09-13 16:50:40:
搭车问路：
对于带电的缺陷，比如失去一个O原子的氧化物，它还是电中性的，核电荷数等于电子数。但是有不少文献讨论缺陷带电的情况，我一直没有搞明白其物理图像。

超胞核电荷数设为Z,总电子数设为NELECT.
令 ...

你做个自洽计算，就知道这拿走或者放进的电子在什么位置了。
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6楼2010-09-13 22:03:00
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valenhou001

至尊木虫 (职业作家)
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cenwanglai(金币+3):谢谢指导！ 2010-09-14 09:19:42
引用回帖:
Originally posted by 江山8806 at 2010-09-13 16:50:40:
搭车问路：
对于带电的缺陷，比如失去一个O原子的氧化物，它还是电中性的，核电荷数等于电子数。但是有不少文献讨论缺陷带电的情况，我一直没有搞明白其物理图像。

超胞核电荷数设为Z,总电子数设为NELECT.
令 ...

带电缺陷与核电荷数Z无关的。比如氧空位，当一个O原子从氧化物里面拿掉时，O有6个价电子也并拿掉了，同时与O相关的轨道也拿到了，那此被拿掉的氧的周围的金属原子上（在完整晶格中，按离子性的化学键考虑，一部分电子会转移到了O原子上)电子转移到氧上的就少（因为拿掉了此金属原子旁的一个O原子)，那相对完整晶格时候，此金属原子的电子就是未成键的。 此未成键的电子通常会局域在缺陷周围或缺陷。在电子结构上看，它们会在带隙里面形成杂质态或缺陷态。 当在一定高的温度或者其他条件下，此未成键的电子会被离化到晶格的其他位置上，也就是此电子被激发到导带上成为载流子参与导电。

在采用第一原理的计算中，通常采用超原胞来模拟缺陷，考虑缺陷带电的状态时，通过改变超原胞的总电子数来考虑带电的电荷态。要理解的是，此时所考虑的电荷态，并不是说实验中的样品整个都是带电荷的，只是相当于所模拟的那一小部分总电荷数与中性态时相比有变化而以。
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7楼2010-09-13 22:09:49
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vaspstudy

银虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by valenhou001 at 2010-09-13 21:38:07:
建议做点缺陷的计算时，仔细读读这篇文献：
J. Appl. Phys. 95, 3851 (2004); doi:10.1063/1.1682673 (29 pages)
First-principles calculations for defects and impurities: Applications to III-nitrides
C ...

这篇文献我已读过多遍，但没有找到我要的答案，如果您知道我要问的问题，请帮忙解释一下吧
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9楼2010-09-14 19:04:31
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