Теоретическое исследование диффузии лития в кристаллическом и аморфном кремнии

Методом ab initio DFT-расчетов проведено исследование влияния деформации решетки на величины потенциальных барьеров для движения атома лития в кристаллическом кремнии. C использованием этих данных предложен новый универсальный метод расчета коэффициента диффузии примеси в аморфных твердых средах, происходящей по активационному механизму. Метод основан на вычислении статистического распределения величин потенциальных барьеров для движения атома примеси между минимумами в зависимости от положения соседних атомов. При этом вначале проводится моделирование аморфной структуры, генерируемой методом отжига из кристаллической структуры с вакансиями. Далее с помощью линейной регрессии с параметрами, определяемыми для барьеров в кристаллическом кремнии, подвергаемом различной деформации, вычисляется статистическое распределение потенциальных барьеров в аморфной структуре для различных локальных окружений атома примеси. Из полученного распределения с применением формулы Аррениуса вычисляется коэффициент диффузии примеси. Представленный метод протестирован на примере кристаллического и аморфного кремния с примесью атомов лития. Метод показал существенное ускорение диффузии лития в аморфном кремнии по сравнению с кристаллическим, что подтверждается экспериментами.