Теоретическое исследование сорбции и диффузии атомов лития на поверхности и внутри кристаллического кремния

В рамках теории функционала плотности изучены энергия сорбции и диффузия атомов лития по реконструированной ($4\times 2$) поверхности (100) кремния при их переходе в подповерхностные слои, а также внутри кристаллического кремния при различной концентрации лития. Показано, что одиночные атомы лития легко мигрируют по поверхности (100), постепенно заполняя поверхностные состояния (Т3 и L), расположенные в каналах между димерами кремния. Диффузия лития в подповерхностные слои кремния затруднена в связи с высокими потенциальными барьерами перехода ($1.22$ эВ). Также исследованы зависимости энергии связи, потенциальных барьеров и коэффициента диффузии атомов лития внутри кремния от расстояний до ближайших атомов лития. Показано, что увеличение его концентрации до состава Li$_{0.5}$Si существенно снижает энергию перехода (с $0.90$ до $0.36$ эВ) и вызывает значительное (на 1–3 порядка) увеличение скорости диффузии лития.