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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 » 缺陷能带结构中的能级与缺陷形成能计算中的转变能级的问题
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windsuk2011

金虫 (小有名气)

[求助] 缺陷能带结构中的能级与缺陷形成能计算中的转变能级的问题已有1人参与

在能带结构计算中，缺陷会在禁带中引入defect level，DOS图中也可看出，而缺陷形成能的计算中，可以得到defect transition level，
这两个level有何不同？
defect transition level对应缺陷电离能，而电离能=导带 - defect level（施主）
是不是一样呢？
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1楼2015-01-28 14:47:27
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stractor

金虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
liliangfang: 金币+2, 谢谢交流 2015-01-29 07:41:19
windsuk2011: 金币+10, ★有帮助 2015-02-01 11:36:44
参看：http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=8467061&authorid=394087
两种能级不是一回事。缺陷能级是真正的能级，缺陷导致的能级可以被电子占据，也可以不被电子占据，可以提供电子的跃迁，和电子-空穴的复合。简言之，缺陷能级是能带结构中真正的能级。

缺陷转变能级是刻画不同价态缺陷之间的转变，它并不是能带结构中的能级。缺陷形成能与电子费米能级（也就是电子的化学势）有关。何为电子费米能级，因为半导体中，缺陷可以存在多种价态，这就涉及到某种原子得到或失去电子，那么这失去的电子要被一个环境去容纳它，这个容纳它的环境的能量就成为电子的化学势或费米能级，它的可能值位于VBM到CBM。不同价的缺陷的形成能与费米能级相关，当某个费米能级时如果两种价态的缺陷形成能相等，那么这个电子费米能级的值就是缺陷转变能级。对于受主，电离能就是（0/-)缺陷的转变能级。
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3楼2015-01-28 17:28:35
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stractor

金虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★
ljw4010: 金币+2, 谢谢指导解答！ 2015-01-31 21:30:30
1. “施主能级就是导带以下Ed的位置，受主能级就在价带以上Ea的位置”这是正确的说法。你的帖子我详细回复了2次，再解释一遍。现在用施主杂质为例说明。施主能提供多于的电子给导带，多于的电子被束缚在施主原子周围，根据类氢原子模型或者说根据原子核外电子排布模型，该电子会以一定的分离的能量占据施主周围，这些分离的能量值就是施主中多余的电子的能级，也就是缺陷能级Ed（有些只有一条缺陷能级，有些有多条），它可以通过第一原理计算出来，DOS图，能带图中也能看见。电离就是将该多余的电子激发到导带底，很明显，需要的能量就是Ec-Ed，这里Ec是导带底的能量。
2. "即两种不同价态的缺陷形成能之差除以电荷差，也就是缺陷转变能级”,请问，该观点在哪里看到的？
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10楼2015-01-29 19:48:24
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普通回帖

stractor

金虫 (著名写手)
怎么又是一个类似的帖子
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2楼2015-01-28 17:15:31
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windsuk2011

金虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by stractor at 2015-01-28 17:28:35
参看：http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=8467061&authorid=394087
两种能级不是一回事。缺陷能级是真正的能级，缺陷导致的能级可以被电子占据，也可以不被电子占据，可以提供电子的跃迁，和电子-空穴的 ...

额。。。这个帖子还是我发的，我看了大部分有关缺陷的书，对于缺陷能级都是这么介绍的，缺陷在禁带中会引入能级，该能级的位置就用电离能来表示，施主能级就是导带以下Ed的位置，受主能级就在价带以上Ea的位置，而这些电离能可以通过电离前后能量的改变来求得，即两种不同价态的缺陷形成能之差除以电荷差，也就是缺陷转变能级。
那么能带计算中得到的缺陷的能级，它距离导带（或价带）的距离是不是不等于电离能啊？
The thermodynamic transition levels are not to be confused with the single-particle Kohn–Sham states that result from band-structure calculations for a single charge state.
It is important to realize that the Kohn-Sham (KS) levels that result from a bandstructure calculation for the center cannot directly be identified with any levels that are relevant for experiment。
还有，从这两句话来看，似乎能带计算中得到的缺陷能级用处不大啊？
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4楼2015-01-28 19:21:52
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stractor

金虫 (著名写手)
你说的Ed和Ea是什么？
缺陷能级用处不大？它在分析跃迁，复合、光学性质、光催化时候非常有用。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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5楼2015-01-29 01:20:30
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windsuk2011

金虫 (小有名气)
引用回帖:
5楼: Originally posted by stractor at 2015-01-29 01:20:30
你说的Ed和Ea是什么？
缺陷能级用处不大？它在分析跃迁，复合、光学性质、光催化时候非常有用。

Ed是施主电离能，Ea是受主电离能，
能带计算中得出的缺陷的能级是实验中不能直接测不出来的，因此缺陷转变能级更重要，它直接反映了电子的transition ，能在实验中观察到。
我觉得，在分析跃迁、复合、发光等现象时，用到的都是缺陷转变能级，不知道对不对。
First-principles calculations for point defects in solids，REVIEWS OF MODERN PHYSICS, VOLUME 86, JANUARY–MARCH 2014
这篇文献中基本没提缺陷的能带结构计算
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6楼2015-01-29 10:06:30
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hy1987007

木虫 (著名写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by windsuk2011 at 2015-01-29 10:06:30
Ed是施主电离能，Ea是受主电离能，
能带计算中得出的缺陷的能级是实验中不能直接测不出来的，因此缺陷转变能级更重要，它直接反映了电子的transition ，能在实验中观察到。
我觉得，在分析跃迁、复合、发光等现象 ...

你还是好好看下这些作者的其他文章吧
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7楼2015-01-29 16:38:35
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stractor

金虫 (著名写手)
如5楼所说，你还是查查通过缺陷能级来分析相关问题的文献吧。比如TiO2光解水的文献。
ps: 缺陷能级和缺陷转变能级都有用，不能因为你没看到运用缺陷能级分析问题的文章就说出缺陷能级无用。
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8楼2015-01-29 18:57:41
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stractor

金虫 (著名写手)
1.“即两种不同价态的缺陷形成能之差除以电荷差，也就是缺陷转变能级”请问，该观点在哪里看到的？因为我质疑该观点。
2. “施主能级就是导带以下Ed的位置，受主能级就在价带以上Ea的位置”这是正确的说法。
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9楼2015-01-29 19:08:47
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