Ponthibák azonosítása félvezető szerkezetekben hiperfinom tenzor számításával

Hasonló dokumentumok
OTKA Nyilvántartási szám: K67886

Ponthibák azonosítása félvezető szerkezetekben hiperfinom tenzor számításával

Biomarkerek tervezése ab initio számítási módszerekkel

Idegen atomok hatása a grafén vezet képességére

Spin Hall effect. Egy kis spintronika Spin-pálya kölcsönhatás. Miért szeretjük mégis? A spin-injektálás buktatói

ÓRIÁS MÁGNESES ELLENÁLLÁS

Hornos Tamás. Atomfizika Tanszék. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (2008)


TÉMA ÉRTÉKELÉS TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR (minden téma külön lapra) június május 31

Lehet-e tökéletes nanotechnológiai eszközöket készíteni tökéletlen grafénból?

centrum szimmetriája C 3v. Ennek alapján az eddig harminc éve (!) ismeretlen eredetű hibára megtalálható a megfelelő mikroszkopikus modell.

Szilícium-karbid nanokristályok vizsgálata első elvű számítási módszerekkel

Átmenetifém-komplexek ESR-spektrumának jellemzıi

Paritássértés FIZIKA BSC III. MAG- ÉS RÉSZECSKEFIZIKA SZEMINÁRIUM PARITÁSSÉRTÉS 1

Elektromos vezetési tulajdonságok

Koherens lézerspektroszkópia adalékolt optikai egykristályokban

BME, Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Trendek az anyagtudományban Vezetési jelenségek Dr. Mészáros István 2013.

8. Egyszerû tesztek sûrûség funkcionál módszerek minõsítésére

Alkalmazott spektroszkópia

Részecske azonosítás kísérleti módszerei

Óriás mágneses ellenállás multirétegekben

Fizikai kémia Részecskék mágneses térben, ESR spektroszkópia. Részecskék mágneses térben. Részecskék mágneses térben

2010. január 31-én zárult OTKA pályázat zárójelentése: K62441 Dr. Mihály György

Elektronspinrezonancia (ESR) - spektroszkópia

Szilícium karbid nanokristályok előállítása és jellemzése - Munkabeszámoló -

Kutatási terület. Szervetlen és szerves molekulák szerkezetének ab initio tanulmányozása

OH ionok LiNbO 3 kristályban (HPC felhasználás) 1/16

Szilárdtestek mágnessége. Mágnesesen rendezett szilárdtestek

Mágneses módszerek a műszeres analitikában

Nemlineáris anyagviselkedés peridinamikus modellezése

lásd: enantiotóp, diasztereotóp

Alapvető bimolekuláris kémiai reakciók dinamikája

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok. Elektromos vezetési folyamatban töltést továbbító (elmozdulni képes) részecskék:

A kémiai kötés magasabb szinten

Bordács Sándor doktorjelölt. anyagtudományban. nyban. Dr. Kézsmárki István Prof. Yohinori Tokura Prof. Ryo Shimano

Mágneses módszerek a mőszeres analitikában

Foton-visszhang alapú optikai kvantum-memóriák: koherens kontroll optikailag sűrű közegben

A Lederman-Steinberger-Schwartz-f ele k et neutrn o ks erlet

Vektorok, mátrixok, tenzorok, T (emlékeztető)

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Szubmolekuláris kvantuminterferencia és a molekuláris vezetőképesség faktorizációja



Statisztika elméleti összefoglaló

A kémiai kötés magasabb szinten

Monte Carlo módszerek a statisztikus fizikában. Az Ising modell. 8. előadás

A fény és az anyag kölcsönhatása

Az optika tudományterületei

Nyírási lokalizáció és rendeződés szemcsés anyagokban (munkabeszámoló) Szabó Balázs

Újabb eredmények a grafén kutatásában

Toluol (Bruckner II/1 476) µ= 0.33 Debye

Töltött részecske multiplicitás analízise 14 TeV-es p+p ütközésekben

u u IR n n = 2 3 t 0 <t T

Magyarkuti András. Nanofizika szeminárium JC Március 29. 1

PhD DISSZERTÁCIÓ TÉZISEI

Geometriai fázisok és spin dinamika. Zaránd Gergely Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Sinkovicz Péter, Szirmai Gergely október 30

Szilárdtestek el e ek e tr t o r n o s n zer e k r ez e et e e t

Szakmai zárójelentés. A F68726 projektszámú OTKA keretében végzett kutatásokról.

ä ä

Szakdolgozat, diplomamunka és TDK témák ( )

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

Holográfia a részecskefizikában

Diszkrét Matematika. zöld könyv ): XIII. fejezet: 1583, 1587, 1588, 1590, Matematikai feladatgyűjtemény II. (

Nemlineáris anyagviselkedés peridinamikus modellezése. Ladányi Gábor, PhD hallgató

Ultrahideg atomok topológiai fázisai

Erős terek leírása a Wigner-formalizmussal

Stern Gerlach kísérlet. Készítette: Kiss Éva

2015/16/1 Kvantummechanika B 2.ZH

Bevezetés a részecske fizikába


m ág n e ses momentum É T ö ltés elektro n vagy atommag

Unification of functional renormalization group equations

Magfizika szeminárium

Ψ - 1/v 2 2 Ψ/ t 2 = 0

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Molekulák, folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok

Neutrínó oszcilláció kísérletek

AZ ELEKTRON MÁGNESES MOMENTUMA. H mágneses erœtérben az m mágneses dipólmomentummal jellemzett testre M = m H forgatónyomaték hat.

Fotovillamos és fotovillamos-termikus modulok energetikai modellezése

A spin. November 28, 2006

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok

Morfológiai képalkotó eljárások CT, MRI, PET

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

alapvető tulajdonságai

Lehet-e tökéletes nanotechnológiai eszközöket készíteni tökéletlen grafénból?

Elektronspin rezonancia

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

A különböző anyagok mágneses térrel is kölcsönhatásba lépnek, ugyanúgy, ahogy az elektromos térrel. Ez a kölcsönhatás szintén kétféle lehet.

REGIONÁLIS GAZDASÁGTAN

NÉHÁNY KÜLÖNLEGES FÉMES NANOSZERKEZET ELŐÁLLÍTÁSA ELEKTROKÉMIAI LEVÁLASZTÁSSAL. Neuróhr Katalin. Témavezető: Péter László. SZFKI Fémkutatási Osztály

Készítette: NÁDOR JUDIT. Témavezető: Dr. HOMONNAY ZOLTÁN. ELTE TTK, Analitikai Kémia Tanszék 2010

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

Neuróhr Katalin. Témavezető: Péter László. MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont SZFI Fémkutatási Osztály

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

Mágneses szuszceptibilitás mérése

Pelletek térfogatának meghatározása Bayes-i analízissel

Rádl Attila december 11. Rádl Attila Spalláció december / 21

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2.

Átírás:

Ponthibák azonosítása félvezető szerkezetekben hiperfinom tenzor számításával (munkabeszámoló) Szász Krisztián MTA Wigner SZFI, PhD hallgató 2013.05.07. Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 1/ 13

Vázlat 1 Bevezetés kutatási téma, célkitűzések 2 Számítási módszer elmélet, kódok 3 Eredmények 4 Aktuális feladatok 5 Publikációk Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 2/ 13

Bevezetés Téma: Átmeneti fémek és egyéb ponthibák vizsgálata félvezető kristályokban, pl. gyémánt, szilíciumkarbid. (2011. szeptember óta, témavezető: Gali Ádám) Két okból fontos: 1) Félvezető iparban: károsak a mélynívójú hibák; optoelektronikai eszközök (GaN, SiC) 2) Kvantumbit felhasználás: optikailag gerjeszthető hibák (gyémánt, SiC és Si) Paramágneses hibák azonosítása EPR méréssel lehetséges a hiperfinom kölcsönhatás révén. Összehasonlítás különböző hibákra kiszámolt hiperfinom tenzorokkal. Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 3/ 13

Számítási módszer Hiperfinom tenzor A hibaállapot elektron spinje és a magspin kölcsönhat: H HF = IAS. Izotrop (Fermi-kontakt) és anizotrop (dipól-dipól) rész: A izo = 2 µ 0 γ e γ I 3 S z s(r = R I ), A ij anizo = µ 0 γ e γ I s(r+r I ) 3r ir j δ ij r 2 2π S z r 5 dr PAW módszer, spinsűrűség DFT-ből számolva. Ezeket az adatokat EPR mérésben meg lehet határozni a külső mágneses tér forgatásával. Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 4/ 13

Sűrűségfunkcionál elméleten alapuló ab initio számolások párhuzamosított futások hazai és külföldi szuperszámítógépeken, síkhullám bázisú kód: VASP (és CPPAW), ponthiba modellezése szupercella módszerrel, PBE vagy HSE funkcionálok használata. Exc GGA = dr 3 ε LDA ( )F xc (,,, ), E HSE xc = ae HF SR x (ω)+(1 a)e + E PBE SR x PBE LR x (ω)+ (ω)+e PBE c. HSE pontos tiltott sávot, pontos mélynívó szintet ad. Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 5/ 13

Eredmények 1. V 1 C (k) SiC-ban C Si k h A C C 3v e a 1 a 1 CBM VBM C 1h a" a' a' a' k A Si 1 c h k B A h C k A h B Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 6/ 13

Si 1 (a) T < 30 K Si 3 Si 4 (b) T > 30 K Si 3 Si 4 C 1h Számolás (mt): atom A xx A yy A zz ϑ ϕ Si 3,4 9.38 9.61 12.71 69.9 41.0 Si 5,6 0.78 0.74 1.03 63.6 47.2 C 1,2 1.27 1.26 1.86 82.4 5.6 Kísérlet (mt): atom A xx A yy A zz ϑ ϕ Si 3,4 10.04 10.15 12.99 68.9 39.0 Si 5,6 0.87 0.85 1.12 62.7 51.8 C 1,2 1.33 1.31 1.85 82.3 6.4 C 1h C 1h Si 3 Si 4 C 1h C 1h Si C 3 1h Si 4 Si 3 Si 4 C 3v Si 3 Si 4 Si 3 Si 4 X. T. Trinh, K. Szász, T. Hornos, K. Kawahara, J. Suda, T. Kimoto, A. Gali, E. Janzén and N. T. Son: Large scale density functional theory supercell simulation and electron paramagnetic resonance study on the negative-u carbon vacancy in 4H-SiC: assessment of the charge correction schemes and identification of the negative carbon vacancy at quasi-cubic site. (beküldve PRB-be) Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 7/ 13

2. PBE vagy HSE? Si 1 A 1c : a törzselektronok spinpolarizációjából eredő járulék PBE - 2 2 2 (MHz) atom A xx A yy A zz A 1c Si 3,4-247.5-252.3-328.9 17.7 Si 5,6-26.0-25.1-33.2 1.6 C 1,2 40.3 39.9 55.8-4.6 HSE (MHz) atom A xx A yy A zz A 1c Si 3,4-260.6-267.1-354.0-2.3 Si 5,6-21.6-20.4-28.7-0.3 C 1,2 40.6 40.3 57.3-5.0 Kísérlet (MHz) atom A xx A yy A zz Si 3,4 281.4 284.5 364.0 Si 5,6 24.4 23.8 31.4 C 1,2 37.3 36.7 51.9 Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 8/ 13

Vizsgálat különböző félvezetőkben levő fontosabb vagy jól ismert ponthibákra - kísérleti hiperfinom értékek reprodukálása K. Szász, T. Hornos, M. Marsman and A. Gali: Hyperfine couplings of point defects in semiconductors by hybrid density functional calculations: the role of core spin-polarization. (beküldve PRB-be) Nitrogén vakancia pár gyémántban (NV ) C 1 3 (MHz) A xx A yy A zz A 1c PBE 119.9 119.6 199.8-28.8 HSE 144.6 144.4 228.8-30.4 Kísérlet 120.3 120.3 199.7 Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 9/ 13

Szilícium vakancia 4H-SiC-ban (V Si (h,k)) C 1 (h) (MHz) A xx A yy A zz A 1c PBE 42.1 42.1 92.2-18.7 HSE 52.2 52.2 105.2-19.9 Kísérlet 33.8 33.8 80.1 Szubsztitúciós oxigén atom Si-ban (VO ) C 1 (k) (MHz) A xx A yy A zz A 1c PBE 41.5 41.5 90.1-18.0 HSE 52.1 52.1 103.5-19.1 Kísérlet 33.2 33.2 80.2 Si 1,2 (MHz) A xx A yy A zz A 1c PBE -326.7-323.9-393.6-2.2 HSE -380.3-376.1-455.1-2.8 Kísérlet 386.1 386.1 458.6 Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 10/ 13

Foszfor vakancia pár Si-ban (PV 0 ) (a) Si 3 2.96 Å 3.57 Å P 3.57 Å Si 1 (b) Si 3 3.14 Å 3.56 Å P Si 1 3.14 Å Si 1 (MHz) A xx A yy A zz A 1c PBE -245.8-245.6-390.1 1.5 HSE -253.4-252.9-431.9 2.1 Kísérlet -295.3-295.3-449.9 system isotope PBE without A 1c PBE with A 1c HSE without A 1c HSE with A 1c NV 13 C 0.32(0.41) 21.04(29.11) 18.27(25.83) 3.77(4.70) V Si (k) 13 C 20.87(8.87) 22.72(9.12) 47.69(20.38) 2.03(1.49) V Si (h) 13 C 21.34(9.54) 23.37(9.18) 46.75(20.64) 5.11(2.73) VO 29 Si 15.23(62.22) 14.68(59.99) 1.62 (6.42) 0.93(3.62) PV 29 Si 15.63(53.01) 16.07(54.48) 10.84(34.09) 11.46(36.14) MAE 14.67 19.58 25.03 4.66 MSE 18.57 22.58 35.10 7.09 HSE funkcionál használata és a törzselektronok korrekciója együtt írja le helyesen a rendszer fizikáját. Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 11/ 13

Aktuális feladatok Divakancia 3C-/4H-/6H-SiC-ban: hiperfinom számítás több konfigurációra (pl. hk, hk1) alap és gerjesztett állapotban. ODMR mérések és D tenzor. GaN-beli mélynívójú elektromosan töltött ponthibák (pl.: V N -V Ga, V Ga ) vizsgálata Disszertáció elkészítése Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 12/ 13

Publikációk 1. N.T. Son, X. T. Trinh, A. Gällström, S. Leone, O. Kordina, and E. Janzén; K. Szász, V. Ivády and A. Gali: J. Appl. Phys., 112 083711 (2012) 2. K. Szász, I. Bakonyi: Modeling the magnetoresistance vs. field curves of GMR multilayers with antiferromagnetic and/or orthogonal coupling by assuming single-domain state and coherent rotation. Journal of Spintronics and Magnetic Nanomaterials 1, 157 (2012) 3. X. T. Trinh, K. Szász, T. Hornos, K. Kawahara, J. Suda, T. Kimoto, A. Gali, E. Janzén and N. T. Son: Large scale density functional theory supercell simulation and electron paramagnetic resonance study on the negative-u carbon vacancy in 4H-SiC: assessment of the charge correction schemes and identification of the negative carbon vacancy at quasi-cubic site. (beküldve PRB-be) 4. K. Szász, T. Hornos, M. Marsman and A. Gali: Hyperfine couplings of point defects in semiconductors by hybrid density functional calculations: the role of core spin-polarization. (beküldve PRB-be) Köszönöm a figyelmet! Szász Krisztián Ponthibák azonosítása 13/ 13