第一性原理分析窄带隙半导体中的电子阻止本领

Rafi Ullah, Fabiano Corsetti, Daniel Sánchez-Portal, & Emilio Artacho, Phys. Rev. B 91, 125203 (2015)

建模动机

从实际应用的角度来看，对快速移动的带电粒子击穿固体材料的研究，在从核工程到医用生物软物质、以及空间电子材料工程领域都具有非凡的意义。物理实验中，几乎不可能在低速条件下（< 0.2 a.u）直接测定电子阻止本领，但在模拟中可以直接计算（ESP）。

建模成果

该模型展示了典型的窄带隙半导体中电子阻止本领的方向和冲击参数相关特性，及其表现出的速度阈值。 该模型不仅精准再现了物理实验中观测到的不同速度阈值，还发现其在微扰理论下与窄带隙半导体间的不确定关系。

模型系统/软件

分析H在GE中的ESP。该计算过程利用SIESTA开源框架和方法的扩展，与基于非绝热电子动力学模拟的时间演化TD-DFT相结合进行。

模拟分析了以下关键问题：

· 展示了不同晶体取向上的ESP

· 弹速在0.05到0.6原子单位的ESP方向和冲击参数的相关特性

· 精准再现物理实验中观测到的不同速度阈值

Emilio Artacho

SIMUNE专家委员会成员、SIESTA代码核心开发团队成员、该项目发起人之一。

                  图1：H弹丸在GE晶体【001】取向上的静态筛选示意图。

               该示意图由Phys. Rev. B., 91, 12520 (2015)作者Ullah R提供。

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