I cristalli Poly -Si sono utilizzati principalmente nelle celle solari a causa del loro basso costo. Qui, le zone di sensibilità alle lunghezze d'onda della luce solare dovrebbero essere ampliate per aumentare l'efficienza ingegneristica delle celle solari. Film di semiconduttori composti del gruppo IV, ad esempio film di Si (Ge) drogati con atomi di C, Ge (C, Si) e/o Sn con contenuti di diversi %, su un substrato di Si o Ge sono stati identificati come potenziali soluzioni a questa tecnica problema. In questo studio, abbiamo calcolato l'energia di formazione di ciascuna configurazione atomica di atomi di C, Ge e Sn in Si utilizzando la teoria del funzionale della densità. Il metodo "Hakoniwa" proposto da Kamiyama et al. [Materials Science in Semiconductor Processing, 43, 209 (2016)] è stato applicato a una supercella di 64 atomi di Si comprendente fino a tre atomi di C, Ge e/o Sn (fino al 4,56%) per ottenere il rapporto di ciascuna configurazione atomica e il valore medio dei bandgap del Si. Non solo l'approssimazione del gradiente generalizzato convenzionale (GGA) ma anche l'approssimazione della densità locale a scambio schermato (sX-LDA) è stata utilizzata per ottenere bandgap Si più affidabili. I risultati dell'analisi sono quadruplicati. Innanzitutto, due atomi di C (Sn) sono energeticamente stabili quando sono 3rd , 4th , 6th , 7th e 9th vicini tra loro, mentre la stabilità di due atomi di Ge è indipendente dalla configurazione atomica. In secondo luogo, gli atomi di C e Ge (Sn) sono stabili quando sono 2 ° , 5 ° e 8 ° (1 ° e 8 °) vicini, mentre la stabilità degli atomi di Sn e Ge è indipendente dalla configurazione atomica. In terzo luogo, il bandgap del Si dipende (non dipende) dalla configurazione atomica quando il Si include atomi di C e/o Sn (atomi di Ge). Il mono-drogaggio uniforme del C fino al 4,68% e del Ge (Sn) fino al 3,12% ha ridotto il valore medio dei bandgap del Si. Il doping C ha ridotto maggiormente il bandgap Si, mentre il doping Ge lo ha diminuito di meno. In quarto luogo, anche il co-drogaggio uniforme di C e Sn in un rapporto 1:1 (C e Ge 1:1, Ge e Sn 1:1) all'1,56% ha ridotto il bandgap di Si. I risultati mostrati qui saranno utili per prevedere il bandgap per un dato contenuto di cristalli di Si, che è importante per l'applicazione delle celle solari.

Fonte: IOPscience

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