用Cr,Mn和O合AlN的光学中心及其通过多级计算方法设计的热力学稳定性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 计算材料科学科学 计算材料科学

背景情况:

• 化 (AlN) 的光学中心表现出复杂的电荷状态和与其他缺陷的相互作用.
• 控制特定的光学中心,同时抑制不必要的缺陷对于AlN应用至关重要.

研究的目的:

• 开发一个工程点缺陷在AlN晶体生长的工作流.
• 为了研究 (Cr), (Mn) 和氧 (O) 诱导的光学中心在AlN.
• 通过增长参数控制提供调整缺陷度和光学特征的方法.

主要方法:

• 将基于CALPHAD的相位分析与*ab initio*缺陷计算相结合.
• 作为过程参数 (例如,部分压力) 的函数,研究点缺陷形成.
• 计算电荷过渡水平和占主导地位的缺陷的光学特征.

主要成果:

• 随着的部分压力增加,Cr_Al和Mn_Al的缺陷占主导地位;的流动性调整光学特征强度.
• 计算的Cr_Al电荷过渡水平 (2.60 eV, 3.83 eV, 5.41 eV) 和相关的发光带 (2.82, 1.91, 3.15 eV).
• 在MnAl之后,Mn_{-VN是丰富的;ON-VAl缺陷产生近紫外线的辐射 (3.17,3.26,3.81 eV).}

结论:

• 开发的工作流可以有效地预测和控制AlN的点缺陷.
• 增长条件,特别是气流动性,可以优化,以调整特定的光学中心.
• 结果与实验光学特征一致,为AlN的缺陷工程提供了途径.