Os cristais de poli -Si são usados ​​principalmente em células solares devido ao seu baixo custo. Aqui, as zonas de sensibilidade aos comprimentos de onda da luz solar devem ser expandidas para aumentar a eficiência de engenharia das células solares. Filmes semicondutores compostos do Grupo IV, por exemplo, filmes de Si (Ge) dopados com átomos de C, Ge (C, Si) e/ou Sn com teores de vários %, em um substrato de Si ou Ge, foram identificados como possíveis soluções para este problema técnico problema. Neste estudo, calculamos a energia de formação de cada configuração atômica dos átomos de C, Ge e Sn no Si usando a teoria do funcional da densidade. O método "Hakoniwa" proposto por Kamiyama et al. [Materials Science in Semiconductor Processing, 43, 209 (2016)] foi aplicado a uma supercélula de 64 átomos de Si incluindo até três átomos de C, Ge e/ou Sn (até 4,56%) para obter a razão de cada configuração atômica e o valor médio dos bandgaps de Si. Não apenas a aproximação de gradiente generalizado convencional (GGA), mas também a aproximação de densidade local de troca telada (sX-LDA) foi usada para obter bandas proibidas de Si mais confiáveis. Os resultados da análise são quatro. Primeiro, dois átomos de C (Sn) são energeticamente estáveis ​​quando estão a 3rd , 4th , 6th , 7th e 9th vizinhos um do outro, enquanto a estabilidade de dois átomos de Ge é independente da configuração atômica. Em segundo lugar, os átomos de C e Ge (Sn) são estáveis ​​quando são 2º , 5º e 8º ( 1º e 8º) vizinhos, enquanto a estabilidade dos átomos de Sn e Ge é independente da configuração atômica. Terceiro, o bandgap do Si depende (não depende) da configuração atômica quando o Si inclui átomos de C e/ou Sn (átomos de Ge). A monodopagem uniforme de C em até 4,68% e Ge (Sn) em até 3,12% diminuiu o valor médio dos bandgaps de Si. A dopagem com C foi a que mais diminuiu o bandgap de Si, enquanto a dopagem com Ge foi a que menos diminuiu. Em quarto lugar, co-dopar uniformemente C e Sn em uma proporção de 1:1 (C e Ge 1:1, Ge e Sn 1:1) a 1,56% também diminuiu o bandgap de Si. Os resultados mostrados aqui serão úteis para prever o bandgap para um determinado conteúdo de cristais de Si, o que é importante para a aplicação de células solares.

Fonte: IOPscience

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