Кремний-кремниевая Si–Si-связь как глубокая ловушка для электронов и дырок в нитриде кремния

Предложена двухстадийная модель захвата электронов и дырок на ловушки в аморфном нитриде кремния Si$_3$N$_4$. В приближении сильной связи без использования подгоночных параметров рассчитана электронная структура собственного дефекта “Si–Si-связь” в Si$_3$N$_4$. Найдено объяснение таким свойствам Si–Si-связи, как гигантское сечение захвата электронов и дырок и гигантское время жизни захваченных носителей. Показано, что в нейтральном состоянии Si–Si-связь дает мелкие уровни вблизи дна зоны проводимости и верха валентной зоны, обладающие большим сечением захвата. При захвате на нее электрона или дырки за счет поляронного эффекта и изменения области локализации валентных электронов атомов Si–Si-связи происходит сдвиг мелких уровней в запрещенную зону на величину 1.4–1.5 эВ. В расчетах использован предложенный авторами новый способ параметризации матричных элементов гамильтониана сильной связи, учитывающий изменение области локализации валентных электронов изолированного атома при его встраивании в твердое тело.