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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 » MS » 【求助】掺杂后带隙的问题
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zhanglx8632

银虫 (正式写手)
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Originally posted by limin2007 at 2011-03-27 15:09:10:
有两个问题请教大家：
1.掺杂后，能带怎么确定？比如文献上说掺杂后带隙减小的情况，导带底和价带顶的位置如何确定呢？掺杂后价带顶位置有些杂化，我不知道该怎么确定价带顶的位置了。
2.在态密度图形里面如何看 ...

呵呵 一块讨论一下，其实对于带隙我也一直在探索，能带和态密度图之间到底是个啥关系，有时候看态密度图明明每个能量值都有电子可是作者却说带隙是多少多少这样子，我就想带隙的计算是不是看能带数据计算出来的，能E=0上下两条能带的间隙就是能带值。  不知道这样对不对？  希望高手们可以指导一下
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11楼2011-03-30 10:27:03
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limin2007

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by zhanglx8632 at 2011-03-30 10:27:03:
呵呵 一块讨论一下，其实对于带隙我也一直在探索，能带和态密度图之间到底是个啥关系，有时候看态密度图明明每个能量值都有电子可是作者却说带隙是多少多少这样子，我就想带隙的计算是不是看能带数据计算出来的 ...

恩 是的。从能带图形上看带隙找到价带顶和导带底，两者的差就是带隙。
至少从DOS中看带隙，我也不明白，能量为0 的时候能态密度应该是0 ，但是计算出来的结果不是零，我贴的图形中也可以看出来。
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12楼2011-03-30 10:38:08
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guolianshun

铜虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+2): 鼓励交流 2011-03-30 14:16:38
引用回帖:
Originally posted by limin2007 at 2011-03-27 15:09:10:
有两个问题请教大家：
1.掺杂后，能带怎么确定？比如文献上说掺杂后带隙减小的情况，导带底和价带顶的位置如何确定呢？掺杂后价带顶位置有些杂化，我不知道该怎么确定价带顶的位置了。
2.在态密度图形里面如何看 ...

后面的专家给出的方案和结论，貌似很不合理。主要有2点：
1：先谈中文文献，中文文献主要是根据掺杂前后带隙变化展开讨论。而带隙的谈论主要是根据能带图来讨论。计算后直接导出，然后origin作图。可以观察变化。导带、价带、带隙。费米能级一目了然，但是此处的费米能级。由于castep本身的程序设计，默认费米能级为零。而不是下面专家提到的价带顶默认。掺杂有分N型掺杂和P型掺杂。N型掺杂费米能级靠近导带，P型掺杂费米能级靠近价带。
2：外文文献的谈论和中文有所不同，外文的讨论主要是根据态密度图来确定，其实就是你上面的图谱。
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13楼2011-03-30 11:16:47
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guolianshun

铜虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+1): 鼓励讨论 2011-03-30 14:16:47
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Originally posted by jghe at 2011-03-28 04:02:28:
1。掺杂后的跟掺杂前的其实已经没有可比性了，价带位置当然要看费米能级了。CASTEP默认价带顶就是费米能级
2。带隙还是要看能带的，态密度有展宽，不是很准确

掺杂有分N型掺杂和P型掺杂。N型掺杂费米能级靠近导带，P型掺杂费米能级靠近价带。不是你说的这样，呵呵
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14楼2011-03-30 11:19:35
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guolianshun

铜虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+1): 谢谢交流 2011-03-30 14:16:55
引用回帖:
Originally posted by stractor at 2011-03-27 18:46:25:
建议不要看中文的文献，因为中国的刊不严谨，错误多。从图中看不出什么信息，感觉这篇文章的作者犯了错误。单看TiO2的DOS，它没掺杂，VBM和CBM处的DOS应接近于0。然而，图中的带隙的下限位置处DOS却很大。
如果掺 ...

其实呢，你认为的是本征半导体，是一种很理想的状态，在自然界中基本不存在，半导体一般都有缺陷，反言之，缺陷的形成就是掺杂的一种，所以会有飘移，计算出来的都是这样的，可以问问做材料的老师吧。呵呵，不好意思跟你贴了，有感而发，欢迎批评指正啊。
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15楼2011-03-30 11:22:49
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limin2007

铁杆木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by guolianshun at 2011-03-30 11:16:47:
后面的专家给出的方案和结论，貌似很不合理。主要有2点：
1：先谈中文文献，中文文献主要是根据掺杂前后带隙变化展开讨论。而带隙的谈论主要是根据能带图来讨论。计算后直接导出，然后orig ...

谢谢你这么认真的回复。
我再请教一下，对于理想的半导体计算出来后通过能带图形可以看出带隙，但是对于有缺陷的半导体，比如我N型掺杂后，主要是价带顶的附近出现了受主能级，我不知道带隙怎么确定？是以理想半导体的价带顶的位置（掺杂后能级有变化）计算还是以受主能级的位置来确定？
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16楼2011-03-30 12:11:27
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guolianshun

铜虫 (著名写手)
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zhang668(金币+1): 多谢交流 2011-03-30 15:11:48
引用回帖:
Originally posted by limin2007 at 2011-03-30 12:11:27:
谢谢你这么认真的回复。
我再请教一下，对于理想的半导体计算出来后通过能带图形可以看出带隙，但是对于有缺陷的半导体，比如我N型掺杂后，主要是价带顶的附近出现了受主能级，我不知道带隙怎么确定？是以理想 ...

文献上这2中讨论的都有，但是既然出现掺杂的杂质带隙，说明电子跃迁就有了跳板，很多问题都可以解决了。
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17楼2011-03-30 14:33:23
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sunyang1988

至尊木虫 (著名写手)
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Originally posted by guolianshun at 2011-03-30 11:22:49:
其实呢，你认为的是本征半导体，是一种很理想的状态，在自然界中基本不存在，半导体一般都有缺陷，反言之，缺陷的形成就是掺杂的一种，所以会有飘移，计算出来的都是这样的，可以问问做材料的老师吧。呵呵，不好 ...

程序得出的费米能级是价带顶，不是半导体中定义的费米能级
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心之所向无惧无悔
18楼2011-03-30 15:27:46
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guolianshun

铜虫 (著名写手)
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Originally posted by sunyang1988 at 2011-03-30 15:27:46:
程序得出的费米能级是价带顶，不是半导体中定义的费米能级

你用什么算的？掺杂没有？
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19楼2011-03-30 15:29:54
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stractor

金虫 (著名写手)
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zzy870720z(金币+3): 谢谢讨论 2011-03-30 16:47:04
引用回帖:
Originally posted by guolianshun at 2011-03-30 11:22:49:
其实呢，你认为的是本征半导体，是一种很理想的状态，在自然界中基本不存在，半导体一般都有缺陷，反言之，缺陷的形成就是掺杂的一种，所以会有飘移，计算出来的都是这样的，可以问问做材料的老师吧。呵呵，不好 ...

这个我清楚，实际制造出来的半导体是有缺陷的。但这里你并没回答楼主的问题。理论上可以计算perfect的半导体。楼主的TiO2之图是计算得出出来的，既然是计算出来的话，这就是perfect，而不是有缺陷存在的DOS。那么这里的VBM处的DOS和CBM的DOS接近于0(这是由于计算中的smearing原因），能带计算可看出带隙。这里看VBM和CBM 与费米能级没有关系。只需要band structure计算。
所以楼主，你要做能带计算得出带隙。
楼主说的掺杂影响带隙，这是掺杂很高的情况。因为浓度很高，杂质与杂质会相互作用，这也会形成能带，导致在原来的本征半导体的CBM和VBM附近出现杂质能带，而导致能带变窄。如果掺杂浓度极低，杂质一般在带隙中导致一个缺陷态能级，不影响带隙。若楼主考虑的是前者（浓度高），就需要做能带计算确定带隙了。

[ Last edited by stractor on 2011-3-30 at 15:47 ]
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20楼2011-03-30 15:30:16
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