技术特征：
1.一种半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、构建由半导体材料组成的超胞，并对其结构进行优化，使各原子均处于各自的平衡位置；步骤s2、选取需要计算离位阈能的原子作为目标原子，以目标原子为中心，得到半径为1埃的球面，在球面上选取n个均匀分布的几何点，然后从球心出发分别与球面上的n个几何点进行连线，以从球心到球面几何点的方向作为目标原子的速度方向；步骤s3、选取其中一个速度方向，设定1ev的初始动能，进行目标原子运动的分子动力学模拟，然后逐渐增加目标原子的动能，并重复分子动力学模拟，直至目标原子产生frankel缺陷，记录过程中最后一个未产生frankel缺陷的动能和第一个产生frankel缺陷的动能，则目标原子沿此速度方向的离位阈能即在此范围内；步骤s4、计算最后一个未产生frankel缺陷动能和第一个产生frankel缺陷动能的平均值，并以所述平均值进行目标原子运动的分子动力学模拟，并根据是否产生frankel缺陷逐步增加或减小动能，重复上述过程，逐步缩小能够产生frankel缺陷和不能产生frankel缺陷之间的动能差值，直至达到设定的计算精度，最终得到的能够产生frankel缺陷所对应的动能，即为目标原子沿该速度方向离开自身位置形成缺陷所需的最小能量；步骤s5、分别以不同的速度方向重复步骤s3和s4，计算目标原子沿不同速度方向离开自身位置形成缺陷所需的最小能量；步骤s6、对得到的数据进行分析，其中，对沿n个不同速度方向中目标原子自身位置形成缺陷所需的最小能量的数值进行比较，最小值则为目标原子的离位阈能，而沿n个不同速度方向中目标原子自身位置形成缺陷所需的最小能量的平均值则为平均离位阈能。2.根据权利要求1所述的半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，所述半导体材料包括si、sic、gaas或gan。3.根据权利要求1所述的半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述超胞中的原子数量≥5000个。4.根据权利要求1所述的半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，所述步骤s1中，采用分子动力学程序lammps，基于bfgs算法对所述半导体材料的原子结构进行弛豫、优化，使所述半导体材料中每个原子受力均为零。5.根据权利要求1所述的半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，所述步骤s2中，200≤n≤300。6.根据权利要求1所述的半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，所述步骤s3中，每次增加10ev的动能。7.根据权利要求6所述的半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，所述步骤s4中，逐步缩小增加的动能，以达到逐步缩小能够产生frankel缺陷和不能产生frankel缺陷之间的动能差值的目的。8.根据权利要求1所述的半导体材料离位阈能的计算方法，其特征在于，还包括对目标原子沿不同速度方向的离位阈能进行分析，寻找半导体材料中离位阈能在不同速度方向上的规律。
技术总结
本发明提供一种半导体材料离位阈能的计算方法，包括以下步骤：构建由半导体材料组成的超胞，并对其结构进行优化，使各原子均处于各自的平衡位置；以目标原子为中心，选取一个速度方向，设定初始动能，进行目标原子运动的分子动力学模拟，通过重复尝试最终得到的能够产生Frankel缺陷所对应的动能，即为目标原子沿该速度方向离开自身位置形成缺陷所需的最小能量；对得到的数据进行分析，得到目标原子的离位阈能。本发明通过仿真模拟的方法构建半导体材料的超胞，并以目标原子为球心均匀选择多个速度方向，计算目标原子沿不同速度方向的离位阈能范围，并达到设定的精度，得到目标原子的离位阈能和平均离位阈能数据，提高了计算效率。效率。效率。
技术研发人员：刘中利 李兴冀 徐晓东 崔秀海
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/10/11