Durante l'ultimo decennio, l'uso di strati e strutture di germanio (Ge) a cristallo singolo in combinazione con substrati di silicio (Si) ha portato a una ripresa della ricerca sui difetti nel Ge. Nei cristalli di Si, i droganti e le sollecitazioni influenzano i parametri del difetto del punto intrinseco (posto vacante V e auto-interstiziale I ) e quindi modificano le concentrazioni di equilibrio termico di V e I . Tuttavia, il controllo delle concentrazioni dei difetti puntiformi intrinseci non è stato ancora realizzato allo stesso livello nei cristalli di Ge come nei cristalli di Si a causa della mancanza di dati sperimentali. In questo studio, abbiamo utilizzato i calcoli della teoria del funzionale della densità (DFT) per valutare l'effetto dello stress interno/esterno isotropo ( σin / σ ex ) sull'entalpia di formazione ( H f ) di V e I neutri attorno all'atomo drogante (B, Ga, C, Sn e Sb) in Ge e ha confrontato i risultati con quelli per Si. I risultati dell'analisi sono tre. Innanzitutto, H f di V ( I ) in Ge perfetto è diminuito (aumentato) dalla compressione σ in mentre H f di V ( I ) in Ge perfetto è aumentato (diminuito) dalla compressione σ ex, cioè la pressione idrostatica. L'impatto dello stress per i cristalli Ge perfetti è maggiore di quello per i cristalli Si perfetti. In secondo luogo, H f di V attorno agli atomi di Sn e Sb diminuisce mentre H f di I attorno agli atomi di B, Ga e C diminuisce nei cristalli di Ge. L'impatto del drogante per i cristalli di Ge è inferiore a quello per i cristalli di Si. In terzo luogo, la compressione σ in diminuisce (aumenta) H f di V ( I ) attorno all'atomo drogante nei cristalli di Ge indipendentemente dal tipo di drogante mentre la σ ex ha un effetto minore su H f di V eI in cristalli di Ge drogati rispetto a σ in . Sono state anche valutate le concentrazioni di equilibrio termico del totale V e I al punto di fusione del Ge drogato sotto le sollecitazioni termiche durante la crescita dei cristalli.

Fonte: IOPscience

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