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第一性原理计算非简谐效应下多声子无辐射跃迁

发布人: admin 发布时间: 2020-06-09 19:54:53 浏览: 3247 次

课题组: 王子武
相关论文:Anharmonic multi-phonon nonradiative transition: An ab initio calculation approach

  天津大学理学院物理系18级博士生肖遥王子武副教授(指导教师)与中科院半导体研究所姜向伟研究员及美国劳伦斯伯克利国家实验室汪林望教授合作,以GaN:CN-ON点缺陷为例 [如图1 (a)和(b)所示],采用先进的从头计算方法对黄昆先生早期提出的无辐射多声子模型(黄积分公式)进行了模拟计算。在第一性原理层面上证实:黄积分公式给出的结果不仅与广泛采用的静态耦合理论结果相同[如图1 (c)和(d)所示],而且为马库斯理论模型中的耦合常数提供了一个明晰的物理表达式。我们进一步突破晶格简谐振动近似的限制,在考虑非简谐效应基础上结合第一性原理方法计算了多声子跃迁过程的激活能势垒,使得理论模拟的缺陷态俘获载流子概率与实验数据非常吻合。该工作被选为Science China Physics, Mechanics & Astronomy杂志第七期的封面论文。



图1.  (a) 72个原子超胞中缺陷态的结构和波函数;  (b) 采用HSE DFT分别模拟计算的块体GaN及其中性缺陷态和带电缺陷态的声子谱;(c) 黄积分公式和Borrelli公式分别得出的俘获系数与温度依赖性;(d) 黄积分公式和Borrelli公式得出的俘获系数随激活势垒的变化关系。


  该项研究成果得到了中科院半导体所夏建白院士和北京计算科学研究中心魏苏淮教授的充分肯定,并分别撰写了相应的论文评述: Jian-Bai Xia, Nonradiative multi-phonon transition: state-of-the-art calculations of the classic theory (in Chinese), Sci. Sin-Phys. Mech. Astron. 50, 067331 (2020), https://doi.org/10.1360/SSPMA-2020-0087;Su-Huai Wei, Accurate and effective computation of the multi-phonon nonradiative transition, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63, 117331 (2020), https://doi.org/10.1007/s11433-020-1570-y;原文信息: Y. Xiao, Z. W. Wang, L. Shi, X. W. Jiang, S. S. Li, and L. W. Wang, Anharmonic multi-phonon nonradiative transition: An ab initio calculation approach, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63, 277312 (2020), https://doi.org/10.1007/s11433-020-1550-4