We study the self-diffusion mechanism in silicon at low and high temperatures using the first-principles self-consistent pseudopotential method. We examine the stabilities of various self-interstitial configurations in silicon, and calculate the migration barriers for three different migration paths. We find that the Bourgoin-Corbett athermal migration is possible at low temperatures under high energy electron radiation. At high temperatures, thermal migration along the path from the [110] split site to the hexagonal site is dominant. The corresponding migration barrier is 0.31 eV, and the activation energy is 4.46 eV.
제일원리 쑤도포텐셜 방법을 이용하여 고온과 저온에서의 실리콘의 자체확산 (Self-diffusion) 메커니즘에 관하여 연구하였다. 여러가지 self-interstitial 구조에 대한 총에너지를 계산하여 비교함으로써 안정된 self-interstitial의 구조를 구하였다. self-interstitial의 가능한 이동경로에 대해서 이동 배리어(migration barrier)를 계산하였고, 그 결과 4 K 부근의 저온에서는 전자방사(electron irradiation)하에서 대전상태(charge state)가 변하면서 이동하는 Bourgoin-Corbett 머커니즘에 의한 이동이 가능함을 알 수 있었다. 고온 영역에서는 interstitial 원자가 [100] split site와 hexagonal site를 거치는 경로를 따르는 확산이 확산계수에 가장 큰 기여를 함을 알았다. 이 경우 활성화 에너지는 실험값과 잘 일치하는 4.46 eV이다.
