Ca/Si(111)-2×1에서 에피성장을 통한 Si단결정 성장가능성에 관한 Si원자의 흡착과 확산에 대한 전산모사연구

Si은 값싸고 넓은 시설기반을 갖추고 있어, 발전산업에서 태양광소자의 주원료로 널리 사용된다. 하지만 Si은 간접 띠틈을 Si의 특성을 개선하기 위해 최근 Si에 특정한 결함을 넣어 직접 띠틈으로 바꿔 광효율을 높이려는 시도가 있다. 2015년 초 Si단결정[111]으로 Seiwatz-chain 형태의 결함이 있다면 결함이 있는 Si(111)에 직접 띠틈이 생길 것 이라고 이론적으로 예상했다. 이러한 구조의 제작방법으로 Ca/Si(111)과 Si(111)을 접합 후 가열하여 Ca을 빼내는 방법을 제시했다[1]. 본 연구에서는 이 제작방법 외에 Ca/Si(111)-$2{\times}1$ 표면에서[2] 에피성장으로 결함이 유지된 Si단결정 형성가능성을 제일원리 계산을 통해 연구했다. 제일원리 계산방법으로는 VASP(Vienna Ab-initio Simulation Package)를 이용하였다. Si원자 한개, 두 개, 세 개가 흡착될 경우 원자당 흡착에너지는 각각 3.73 eV, 3.73 eV, 3.91 eV 였다. 따라서 Si원자는 무리형태로 흡착될 것으로 예상되어 결함을 유지하며 단결정으로 성장하기는 어려울 것으로 보인다.