ИСТИНА

Кристаллические кластеры кремния обладают на порядок большим квантовым выходом фотолюминесценции, чем кластеры кремния с аморфной структурой. Несмотря на важность этой проблемы, на данный момент четкое понимание условий образования кристаллических кластеров отсутствует. Чтобы внести ясность в этот вопрос, нами из первых принципов были исследованы кластеры кремния, пассивированные водородом. В ходе расчетов были определены структуры основного состояния 50 кластеров SinH2m с n=7-16 и структуры низкоэнергетических изомеров. Для поиска глобального минимума по энергии в пространстве атомных конфигураций был использован эволюционный алгоритм (код USPEX). Некоторые из рассчитанных структур основного состояния показаны на рис. 1. Результаты вычислений позволили проследить ход энергетической конкуренции между аморфными и кристаллическими состояниями кластеров. На этой основе было сформулировано условие появление кристаллического состояния в кластерах SinH2m с n=7-16. Были также исследованы термодинамика, стабильность и электронные свойства кластеров вблизи перехода аморфная - кристаллическая структура. Было найдено, что при удалении от границы перехода в кристаллическую область появляются многочисленные кристаллические состояния-изомеры (их число составляет несколько сотен), имеющие очень близкие к основному состоянию энергии. Это ведет к размытию края фотопоглощения в ансамбле кристаллических SinH2m кластеров.