一种半导体材料点缺陷空位尺寸的检测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115964872A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211670410.8(22)申请日2022.12.20(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号(72)发明人樊文浩朱华日李辉(74)专利代理机构太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14110专利代理师任林芳(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G16C60/00(2019.01)G06F119/04(2020.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种半导体材料点缺陷空位尺寸的检测方法(57)摘要本发明公开了一种半导体材料点缺陷空位尺寸的检测方法，涉及半导体材料技术领域，具体为S1、半导体材料模型的构建S2、半导体材料缺陷模型的构建S3、孤立点缺陷正电子寿命的计算S4、半导体材料点缺陷空位尺寸的检测。该半导体材料点缺陷空位尺寸检测方法是基于第一性原理计算正电子的淹没寿命，可以及其精确的检测出半导体材料点缺陷的空位尺寸。CN115964872ACN115964872A权利要求书1/2页1.一种基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、半导体材料模型的构建：构建半导体材料完整结构的超胞，再对其进行结构优化；S2、半导体材料缺陷模型的构建：基于优化后的超胞结构，构建其空位点缺陷模型；S3、半导体材料点缺陷正电子寿命计算：设置参数，对半导体点缺陷的正电子寿命进行计算；S4、半导体材料点缺陷尺寸的检测：通过正电子寿命的大小，即可检测出空位点缺陷尺寸的大小，缺陷处正电子寿命越大，空位点缺陷尺寸也就越大。2.根据权利要求1所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，所述S1步骤中，半导体材料选择的是六方氮化硼，并且利用crystallographyopendatabase获得六方氮化硼原胞的CIF文件。3.根据权利要求1所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，所述S1步骤中，计算使用的是基于密度泛函的第一性原理。4.根据权利要求1所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，所述S2步骤中，计算使用的是基于密度泛函的第一性原理；所使用的计算软件为VASP。5.根据权利要求1所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，所述S2步骤中的基于PAW赝势，采用GGA(generalized‑gradientapproximation)中的PBE交换关联函数描述。6.根据权利要求1所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，平面波赝势的截断能设置为500eV，几何优化的收敛标准设置为‑0.02以此保证体系的计算结果在可控的计算量之内达到足够的计算精度。7.根据权利要求1所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，所述S3步骤中，计算使用的软件为ABINIT。8.根据权利要求1所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，所述S3步骤中，缺陷处正电子寿命计算公式如下：其中re为经典电子半径，c为光速；g(n‑，n+)为基于电子和正电子密度的增强因子；为来自价电子和离子的对正电子寿命的贡献；λ1为来自正电子的对正电子寿命的贡献；为正电子和电子之间的相互作用对正电子寿命的贡献，为电子密度，为正电子密度。2CN115964872A权利要求书2/2页9.根据权利要求8所述的基于第一性原理检测半导体材料空位点缺陷的尺寸的方法，其特征在于，通过所述正电子寿命公式计算得出的所述半导体材料空位点缺陷的正电子寿命。3CN115964872A说明书1/4页一种半导体材料点缺陷空位尺寸的检测方法技术领域[0001]本发明属于半导体材料技术领域，具体为一种半导体材料点缺陷空位尺寸的检测方法。背景技术[0002]半导体材料指的是电阻率介于导体与半绝缘体之间的固体材料，半导体材料有许多独特的物理性质，它的用途十分广泛，我们现代人类享受着便捷的生活方式都离不开我们用半导体材料制作成的芯片。因此对半导体材料的研究极为重要。半导体材料一般并不总是表现出理想的完整晶格结构，而总是在材料的体内、表面或界面存在着一定数量的缺陷。这些缺陷来自于半导体材料自身或者生产工艺的各个阶段。不同的缺陷尺寸对半导体材料的性质有着很大的影响。因此弄清楚半导体材料的缺陷尺寸对我们研究半导体极为重要。我们常用的半导体缺陷研究方法有红外光谱，光荧光谱等。而正电子作为空位型缺陷的敏感探针，对研究半导体材料的点缺陷有着不可替代的作用。正电子是电子的反粒子，正电子和电子相遇就会发生湮灭反