化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
研究闡明非平衡半導體缺陷的原子起源及演化機理
2025年12月10日 15:57:02
來源：化工儀器網 作者：楊 點擊量：62
研究團隊摒棄了傳統(tǒng)的單維度分析思路，創(chuàng)新性地構建了一個“第一性原理驅動”的多尺度計算模擬框架。
近日，中國科學院合肥物質科學研究院聯(lián)合團隊，在半導體非平衡缺陷鑒定領域取得重要進展。研究團隊發(fā)展了一套基于第一性原理的多尺度模型框架，首次實現(xiàn)了對輻照半導體中深能級缺陷的多維度精準鑒定，成功揭示了其原子起源與動力學演化規(guī)律。
半導體材料與器件在制造加工或空間輻射等環(huán)境中，容易受到高能粒子輻照，產生大量處于非平衡態(tài)的缺陷。這類缺陷會顯著影響載流子壽命、遷移率等關鍵電學性能，是導致器件性能退化甚至失效的重要原因。然而，非平衡態(tài)缺陷的識別長期面臨巨大挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)的深能級瞬態(tài)譜(DLTS)等技術只能獲取缺陷的能級和濃度等電學信號，無法直接揭示其具體的原子構型；而基于熱平衡態(tài)發(fā)展的缺陷理論，也難以準確描述非平衡缺陷的復雜形成與演化行為。
為解決這一難題，研究團隊摒棄了傳統(tǒng)的單維度分析思路，創(chuàng)新性地構建了一個“第一性原理驅動”的多尺度計算模擬框架。該框架將量子力學層次的第一性原理計算與更高尺度的動力學模擬及譜學模擬相結合，不僅能夠從原子層面預測缺陷的結構、能級和穩(wěn)定性，還能直接模擬出對應的DLTS譜圖，從而在理論計算與實驗觀測之間架起精準的橋梁。
利用這一強大工具，研究團隊首先對中子輻照硅材料中的深能級缺陷進行了成功鑒定，驗證了方法的可靠性。隨后，他們聚焦于新一代半導體材料——碳化硅(4H-SiC)，清晰鑒定了其中子輻照后產生的深能級缺陷的原子起源，解決了該領域長期存在的爭議。研究還發(fā)現(xiàn)，缺陷的類型并非一成不變，其動力學行為會隨溫度發(fā)生演變，導致在不同退火溫度下主導的缺陷種類發(fā)生轉變，這為非平衡缺陷的復雜性提供了新的理解。
研究團隊所建立的多尺度鑒定方法，為深入理解輻照等非平衡條件下缺陷的產生、演化及其對器件性能的影響機制提供了關鍵理論工具和模擬平臺。這一進展不僅對開發(fā)高性能、高可靠性的抗輻照電子器件(如航天電子、核能裝置)具有重要指導意義，也為基于缺陷工程的固態(tài)量子比特設計與精密調控開辟了新的途徑，有望推動相關前沿科技領域的發(fā)展。
相關研究成果Multidimensional defect identification of semiconductors in nonequilibrium于近日發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
參考來源： 中國科學院合肥物質科學研究院
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
市場月報丨賽默飛中標總金額占比超50% 11月離子色譜儀中標盤點
據化工儀器網所統(tǒng)計的數據顯示，2025年11月共有29家單位采購離子色譜，其中，采購總數量為67套，中標金額為2929.40562...2025-12-10 11:21:41 -
上海市2025年度關鍵技術研發(fā)計劃“技術標準”項目立項
共有19個項目獲得立項支持，市科委資助總額達725萬元，其中2025年度撥款580萬元。2025-12-10 10:01:14 -
預算160萬元 南京市食品藥品監(jiān)督檢驗院采購儀器設備
南京市食品藥品監(jiān)督檢驗院就“南京市食品藥品監(jiān)督檢驗院儀器配件耗材采購 JSZC-320100-HXZC-G2025-0079”發(fā)布...2025-12-10 09:49:02 -
預算超9000萬！齊魯工業(yè)大學發(fā)布12月采購意向
齊魯工業(yè)大學發(fā)布多項儀器設備采購意向，預算總金額9348萬元。2025-12-09 15:05:47 -
河北大學就“河北大學重大教學科研設備儀器更新項目”發(fā)布多則招標公告，總預算11027.2萬元。2025-12-09 14:12:28
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內與本網聯(lián)系，否則視為放棄相關權利。
