第一性原理计算解决50年悬而未决难题：半导体中铜为何扩散更快？

本文利用第一性原理计算方法，解决了半导体材料中铜和银扩散行为的一个长期未解之谜。研究背景是铜和银在半导体中的扩散速度比预期快，尤其是在CdTe中，银的扩散速度甚至比铜更快。研究目的是解释这种反常扩散行为的原因。通过比较Cu、Ag和IA族元素在CdTe中的扩散行为，研究发现这种新的扩散行为是由于Cu和Ag的d能级与宿主材料未占据的s能级之间的强耦合造成的。这种耦合改变了IA族元素的稳定掺杂位点、扩散路径和扩散能量曲线，从而使Cu和Ag在许多半导体中扩散得更快。结论是s-d耦合降低了扩散势垒，有助于加速扩散，这一结论不仅适用于CdTe，还可能适用于其他闪锌矿半导体。