Физика
Моделирование структурных свойств сплавов $Ge_{1-x} Sn_x$
А. С. Васин Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского, Нижний Новгород
Аннотация:
Актуальность и цели. В литературе отмечается возможность создания на основе полупроводниковых твердых растворов элементов IV группы периодической системы интересных оптоэлектронных приборов с возможностью встраивания в кремниевую технологию. Сплав
$Ge_{1-x} Sn_x$ наиболее перспективен для этого и интенсивно изучается экспериментально и теоретически. Целью данной работы является моделирование его структурных свойств: изменения кристаллической решетки, длин межатомных связей, углов между связями в зависимости от состава.
Материалы и методы. Исследуется твердый раствор
$Ge_{1-x} Sn_x$ как в практически важном диапазоне доли олова
$0 < x < 0,2$, так и при теоретически интересном любом значении
$x$. Моделируется кластер примерно из 4 тысяч атомов, который исследуется методом молекулярной динамики с применением потенциала Терсоффа.
Результаты. Получены зависимости параметра решетки, длин связей, углов между связями от состава. Проведено сравнение с экспериментальными и расчетными (ab initio) результатами. Обнаружены отклонение от закона Вегарда, существенно разный вклад связей Ge-Ge, Ge-Sn, Sn-Sn в искажение решетки при изменении состава сплава.
Выводы. Полученные результаты могут быть использованы при оценке упруго-напряженного состояния пленок GeSn, выращенных на различных подложках. Изучение сплава
$Ge_{1-x} Sn_x$ методом молекулярной динамики позволяет проводить исследования на бóльших по размеру кластерах, чем при квантово-механических расчетах и получать сопоставимые результаты.
Ключевые слова:
твердые растворы, сплав германий-олово, метод молекулярной динамики, потенциал Терсоффа.
УДК:
538.91:548.31
DOI:
10.21685/2072-3040-2016-4-9