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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.43.1999.tde-20072012-150227
Document
Author
Full name
Anderson Janotti
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1999
Supervisor
Committee
Fazzio, Adalberto (President)
Antonelli, Alex
Canuto, Sylvio Roberto Accioly
Ferreira, Luiz Guimaraes
Schmidt, Tome Mauro
Title in Portuguese
Propriedades eletrônicas e estruturais de defeitos em Bulk e superfície de semicondutores
Keywords in Portuguese
Difusão em Semicondutores
Estrutura Eletrônica
Monte Carlo Cinético
Semicondutores
Superfície
Abstract in Portuguese
As propriedades eletrônicas e estruturais de defeitos em bulk e superfície de semicondutores são estudadas através de cálculos de primeiros princípios. Apresentamos um estudo detalhado para as relaxações e distorções para diferentes estados de carga da vacância em Ge. Nosso principal resultado é que a vacância em Ge não é um sistema de U-negativo, ao contrário do Si. Nós estudamos a superfície Si(00l) e comparamos imagens de STM para estados vazios geradas teoricamente com imagens de experiências recentes de STM de alta resolução. Apresentamos também uma análise das possíveis configurações dímero de Ge sobre Si(00l) e uma comparação de imagens de STH geradas teoricamente com imagens experimentais recentes de estágio inicial de crescimento de Ge sobre Si(00l) na temperatura ambiente. Nós estudamos de­ feitos complexos em GaAs. Em particular, nós mostramos que o par de antiestrutura AsGa + GaAs pode existir em duas configurações, nn e nnn. Nossos resultados indicam que apesar da primeira estrutura ser mais favorável energeticamente ela apresenta uma barreira de recombinação relativamente menor, e consequentemente sua concentração é muito menor que a da estrutura nnn em experiências de irradiação seguida por annealing. Por último, nós apresentamos resultados da implementação do método de Monte Carlo Cinético para o estudo da difusão de As em Si baseada em resultados de primeiros princípios para as barreiras de migração. O principal objetivo é relacionar processos microscópicos com propriedades de grande escala, isto é alcançado com um certo grau de sucesso.
Title in English
Electronic and structural properties of bulk and surface defects in semiconductor
Keywords in English
Diffusion in Semiconductors
Electronic Structure
Kinetic Monte Carlo
Semiconductors
Surface
Abstract in English
The electronic and structural properties of defects in bulk and surface of semiconductor are studied through first principles method. We present a detailed study of the lattice and relaxation and distortions for different charge states for the vacancy in Ge. Our main result is that the vacancy is not a negative U system, contrary to Si. We studied the surface Si(001) and compared theoretically generated STM images for empty states with recent experimental high resolution STM images. We also presented an analysis of the possible configurations of Ge dimer on Si(001) and a comparison of the theoretically generated STM images with recent experimental ones for the initial stage of Ge growth on Si(OO1) at low temperature. We studied defect complexes in GaAs. In particular, we show that the anti-structure pair AsGa+GaAs can exist in two possible configurations, nn and nnn. Our results indicate that although the first. structure is more energetic favorable it presents a relatively low recombination barrier which implies that is concentration is much lower than the nnn anti-structure pair in irradiation experiments followed by annealing. Finally we present results for implementation of the Kinetic Monte Carlo method for studying the As diffusion in Si, based on first principles results for the migration barriers. The main purpose is to link microscopic processes to large scale properties, and this is achieved with a certain degree of success.
 
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29831JANOTTI.pdf (16.12 Mbytes)
Publishing Date
2012-07-24
 
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