Los cristales de poli -si se utilizan principalmente en células solares debido a su bajo costo. Aquí, las zonas de sensibilidad a las longitudes de onda de la luz solar deben expandirse para aumentar la eficiencia de ingeniería de las células solares.. Las películas de semiconductores compuestos del Grupo IV, por ejemplo, películas de Si (Ge) dopadas con átomos de C, Ge (C, Si) y/o Sn con contenidos de varios %, sobre un sustrato de Si o Ge, se han identificado como posibles soluciones a este problema técnico. problema. En este estudio, calculamos la energía de formación de cada configuración atómica de átomos de C, Ge y Sn en Si utilizando la teoría funcional de la densidad. El método "Hakoniwa" propuesto por Kamiyama et al. [Materials Science in Semiconductor Processing, 43, 209 (2016)] a una supercélula de 64 átomos de Si que incluye hasta tres átomos de C, Ge y/o Sn (hasta 4,56 %) para obtener la relación de cada configuración atómica y el valor medio de las bandas prohibidas de Si. No solo se utilizó la aproximación de gradiente generalizada convencional (GGA), sino también la aproximación de densidad local de intercambio filtrado (sX-LDA) funcional para obtener bandas prohibidas de Si más confiables. Los resultados del análisis son cuádruples. Primero, dos átomos de C (Sn) son energéticamente estables cuando tienen 3rd , 4th , 6th , 7th y 9th son vecinos entre sí, mientras que la estabilidad de dos átomos de Ge es independiente de la configuración atómica. En segundo lugar, los átomos de C y Ge (Sn) son estables cuando son 2º , 5º y 8º ( 1º y 8º) vecinos, mientras que la estabilidad de los átomos de Sn y Ge es independiente de la configuración atómica. En tercer lugar, la banda prohibida del Si depende (no depende) de la configuración atómica cuando el Si incluye átomos de C y/o Sn (átomos de Ge). El mono-dopaje uniforme de C hasta en un 4,68 % y Ge (Sn) hasta en un 3,12 % disminuyó el valor medio de las bandas prohibidas de Si. El dopaje C fue el que más disminuyó la banda prohibida de Si, mientras que el dopaje Ge fue el que menos lo disminuyó. En cuarto lugar, el co-dopaje uniforme de C y Sn en una proporción de 1:1 (C y Ge 1:1, Ge y Sn 1:1) al 1,56 % también disminuyó la banda prohibida de Si. Los resultados que se muestran aquí serán útiles para predecir la banda prohibida para un contenido dado de cristales de Si, lo cual es importante para la aplicación de celdas solares.

Fuente:IOPscience

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