シリコン-アルミニウム界面モデルによるショットキーバリアの計算

半導体の分野では、金属/半導体界面の研究も重要であるため、第一原理計算を用いた報告が行われています。そこで、ここでは2つの結晶構造から界面モデルを作成し、ショットキーバリアを計算する方法を紹介します。これはシリコンモデルとアルミニウムモデルを使った簡単な例です。Z軸の周期境界を外して計算した方が良いので、ESM法を使います。

‍

1. 1。インターフェースモデルの作成

格子定数と構造が最適化された結晶構造に基づいて、Advance/NanoLaboを使用してインターフェースモデルを作成します。NanoLabo では、各グリッドの比率、マッチング計算、さらには単純なインターフェースの最適化まで行えるため、インターフェースモデルを簡単に作成できます。

‍

‍

NanoLabo で作成した構造を CIF ファイルにエクスポートし、Exabyte にアップロードして計算します。

‍

‍

‍

2. 2.構造最適化

Quantum ESPRESSOによる構造最適化は、すでに用意されているワークフローを使用して簡単に行うことができます。

‍

‍

‍

3. 3。ESM 法による計算用モデル作成

最適化された構造に基づいてESM法で使用される構造を作成します。ESMで使われている構造は普通の構造ではありませんが、Exabyte.ioを使うとESMを簡単にモデル化できます。

‍

4。ESM メソッド

ESM計算を用いることで、ワーク関数やショットキーバリアなどの物理的性質を高精度で求められますが、入力設定や可視化が必要です。Exabyte.ioには既に用意されているので、複雑な計算設定を行う必要はありません。

‍

‍

ESM法を使用すると、セルの端のポテンシャルエネルギーはゼロになります。両端の電位差をとることでショットキーバリアになります。また、単純なスラブモデルを計算し、フェルミ準位からの差を取って作業関数を求めることもできます。

‍

5。計算コスト

表 1 計算コスト

ESM法による構造最適化$0.78SCF $0.06

原子の数が24の場合のコストが表示されます。 k 点は3×3×1、波動関数のカットオフは40Ry、電子密度カットオフは200Ryです（表1）。

オリジナルソース: https://ctc-mi-solution.com/シリコン-アルミの界面モデルによるショットキー/

‍