This theoretical–experimental study focuses on the formation of the substitutional-tri-interstitial cluster Cus1Cui3, which has been proposed as the photoluminescence defect CuPL. The configurations and electronic properties of the intermediate defects Cus1Cui1 and Cus1Cui2 are calculated, and their electrically active levels are obtained from conventional and Laplace deep-level transient spectroscopy. The vacancy formation energy near copper-related defects is calculated and found to be much smaller than in the perfect crystal. Then, we show how Cus1Cui3 could become the seed of agglomerates of Cus1Cui3 “units.” The discussion focuses mostly on unanswered questions about the discrepancies between the calculated and measured properties of CuPL and Cus1Cui3.

1.
A. A.
Istratov
and
E. R.
Weber
,
Appl. Phys. A
66
,
123
(
1998
).
2.
D. E.
Woon
,
D. S.
Marynick
, and
S. K.
Estreicher
,
Phys. Rev. B
45
,
13383
(
1992
).
3.
A. A.
Istratov
,
C.
Flink
,
H.
Hieslmair
,
E. R.
Weber
, and
T.
Heiser
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
1243
(
1998
).
4.
D. J.
Backlund
and
S. K.
Estreicher
,
Phys. Rev. B
81
,
235213
(
2010
).
5.
A. A.
Istratov
,
H.
Hieslmair
,
C.
Flink
,
T.
Heiser
, and
E. R.
Weber
,
Appl. Phys. Lett.
71
,
2349
(
1997
).
6.
A.
Carvalho
,
D. J.
Backlund
, and
S. K.
Estreicher
,
Phys. Rev. B
84
,
155322
(
2011
).
7.
H.
Lemke
,
Phys. Status Solidi A
95
,
665
(
1986
).
8.
S. D.
Brotherton
,
J. R.
Ayres
,
A.
Gill
,
H. W.
van Kesteren
, and
F. J. M.
Greidanus
,
J. Appl. Phys.
62
,
1826
(
1987
).
9.
S.
Knack
,
J.
Weber
,
H.
Lemke
, and
H.
Riemann
,
Phys. Rev. B
65
,
165203
(
2002
).
10.
N.
Yarykin
and
J.
Weber
,
Phys. Rev. B
88
,
085205
(
2013
).
11.
K.
Shirai
,
H.
Yamaguchi
,
A.
Yanase
, and
H.
Katayama-Yoshida
,
J. Phys. Condens. Matter
21
,
064249
(
2009
).
12.
N.
Yarykin
and
J.
Weber
,
Semiconductors
47
,
275
(
2013
).
13.
W. C.
Dash
,
J. Appl. Phys.
27
,
1193
(
1956
).
14.
S. M.
Myers
and
D. M.
Follstaedt
,
J. Appl. Phys.
79
,
1337
(
1996
).
15.
S.
McHugo
,
A.
Mohammed
,
A. C.
Thompson
,
B.
Lai
, and
Z.
Cai
,
J. Appl. Phys.
91
,
6396
(
2002
).
16.
C.
Flink
,
H.
Feick
,
S.
McHugo
,
W.
Seifert
,
H.
Hieslmair
,
T.
Heiser
,
A. A.
Istratov
, and
E. R.
Weber
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
4900
(
2000
).
17.
A. A.
Istratov
,
H.
Hedeman
,
M.
Seibt
,
O. F.
Vyvenko
,
W.
Schröter
,
T.
Heiser
,
C.
Flink
,
H.
Hieslmair
, and
E. R.
Weber
,
J. Electrochem. Soc.
145
,
3889
(
1998
).
18.
T.
Buonassisi
,
M. A.
Marcus
,
A. A.
Istratov
,
M.
Heuer
,
T. F.
Ciszek
,
B.
Lai
,
Z.
Cai
, and
E. R.
Weber
,
J. Appl. Phys.
97
,
063503
(
2005
).
19.
N. S.
Minaev
,
A. V.
Mudryi
, and
V. D.
Tkachev
,
Fiz. Tekh. Poluprovodn.
13
,
395
(
1979
) [Sov. Phys. Semicond. 13, 233 (1979)].
20.
J.
Weber
,
H.
Bauch
, and
R.
Sauer
,
Phys. Rev. B
25
,
7688
(
1982
).
21.
M. H.
Nazaré
,
A. J.
Duarte
,
A. G.
Steele
,
G.
Davies
, and
E. C.
Lightowlers
,
Mater. Sci. Forum
83–87
,
191
(
1992
).
22.
H. B.
Erzgräber
and
K.
Schmalz
,
J. Appl. Phys.
78
,
4066
(
1995
).
23.
M.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
3896
(
1998
).
24.
A. A.
Istratov
,
H.
Hieslmair
,
T.
Heiser
,
C.
Flink
, and
E. R.
Weber
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
474
(
1998
).
25.
M.
Nakamura
and
S.
Murakami
,
J. Appl. Phys.
111
,
073512
(
2012
).
26.
N.
Yarykin
and
J.
Weber
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
012109
(
2014
).
27.
S.
Knack
,
J.
Weber
,
H.
Lemke
, and
H.
Riemann
,
Physica B
308-310
,
404
(
2001
).
28.
S.
Knack
,
Mater. Sci. Semicond. Process.
7
,
125
(
2004
).
29.
S. K.
Estreicher
,
D.
West
,
J.
Goss
,
S.
Knack
, and
J.
Weber
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
035504
(
2003
).
30.
M.
Steger
,
A.
Yang
,
N.
Stavrias
,
M. L. W.
Thewalt
,
H.
Riemann
,
N. V.
Abrosimov
,
M. F.
Churbanov
,
A. V.
Gusev
,
A. D.
Bulanov
,
I. D.
Kovalev
,
A. K.
Kaliteevskii
,
O. N.
Godisov
,
P.
Becker
, and
H.-J.
Pohl
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
177402
(
2008
).
31.
M.
Steger
,
A.
Yang
,
T.
Sekiguchi
,
K.
Saeedi
,
M. L. W.
Thewalt
,
M. O.
Henry
,
K.
Johnston
,
H.
Riemann
,
N. V.
Abrosimov
,
M. F.
Churbanov
,
A. V.
Gusev
,
A. K.
Kaliteevskii
,
O. N.
Godisov
,
P.
Becker
, and
H.-J.
Pohl
,
J. Appl. Phys.
110
,
081301
(
2011
).
32.
A.
Sharan
,
Z.
Gui
, and
A.
Janotti
,
Phys. Rev. Appl.
8
,
024023
(
2017
).
33.
Y.
Ohno
,
K.
Inoue
,
K.
Kutsukake
,
M.
Deura
,
T.
Ohsawa
,
I.
Yonenaga
,
H.
Yoshida
,
S.
Takeda
,
R.
Taniguchi
,
H.
Otubo
,
S. R.
Nishitani
,
N.
Ebisawa
,
Y.
Shimizu
,
H.
Takamizawa
,
K.
Inoue
, and
Y.
Nagai
,
Phys. Rev. B
91
,
235315
(
2015
).
34.
D.
Sánchez-Portal
,
P.
Ordejón
,
E.
Artacho
, and
J. M.
Soler
,
Int. J. Quant. Chem.
65
,
453
(
1997
).
35.
E.
Artacho
,
D.
Sánchez-Portal
,
P.
Ordejón
,
A.
García
, and
J. M.
Soler
,
Phys. Status Solidi B
215
,
809
(
1999
).
36.
D. J.
Backlund
and
S. K.
Estreicher
,
Phys. Rev. B
82
,
155208
(
2010
).
37.
D. J.
Backlund
,
T. M.
Gibbons
, and
S. K.
Estreicher
,
Phys. Rev. B
94
,
195210
(
2016
).
38.
M.
Sanati
,
N.
Gonzalez Szwacki
, and
S. K.
Estreicher
,
Phys. Rev. B
76
,
125204
(
2007
).
39.
S. K.
Estreicher
,
M.
Sanati
, and
N.
Gonzalez Szwacki
,
Phys. Rev. B
77
,
125214
(
2008
).
40.
N.
Gonzalez Szwacki
,
M.
Sanati
, and
S. K.
Estreicher
,
Phys. Rev. B
78
,
113202
(
2008
).
41.
J.
Lindroos
,
D. P.
Fenning
,
D.
Backlund
,
E.
Verlage
,
A.
Gorgulla
,
S. K.
Estreicher
,
H.
Savin
, and
T.
Buonassisi
,
J. Appl. Phys.
113
,
204906
(
2013
).
42.
D.
West
,
S. K.
Estreicher
,
S.
Knack
, and
J.
Weber
,
Phys. Rev. B
68
,
035210
(
2003
).
43.
T. M.
Gibbons
,
D. J.
Backlund
, and
S. K.
Estreicher
,
J. Appl. Phys.
121
,
045704
(
2017
).
44.
H. J.
Monkhorst
and
J. D.
Pack
,
Phys. Rev. B
13
,
5188
(
1976
).
45.
N.
Troullier
and
J. L.
Martins
,
Phys. Rev. B
43
,
1993
(
1991
).
46.
P.
Rivero
,
V. M.
García-Suárez
,
D.
Pereñiguez
,
K.
Utt
,
Y.
Yang
,
L.
Bellaiche
,
K.
Park
,
J.
Ferrer
, and
S.
Barraza-Lopez
,
Comput. Mater. Sci.
98
,
372
(
2015
).
47.
B.
Hammer
,
L.
Hansen
, and
J. K.
Nørskov
,
Phys. Rev. B
59
,
7413
(
1999
).
48.
S. K.
Estreicher
,
D. J.
Backlund
,
C.
Carbogno
, and
M.
Scheffler
,
Angew. Chem.
50
,
10221
(
2011
).
49.
O. F.
Sankey
and
D. J.
Niklewski
,
Phys. Rev. B
40
,
3979
(
1989
).
50.
O. F.
Sankey
,
D. J.
Niklewski
,
D. A.
Drabold
, and
J. D.
Dow
,
Phys. Rev. B
41
,
12750
(
1990
).
51.
C.
Freysoldt
,
B.
Lange
,
J.
Neugebauer
,
Q.
Yan
,
J. L.
Lyons
,
A.
Janotti
, and
C. G.
Van de Walle
,
Phys. Rev. B
93
,
165206
(
2016
).
52.
A.
Resende
,
R.
Jones
,
S.
Öberg
, and
P. R.
Briddon
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
2111
(
1999
).
53.
J. P.
Goss
,
M. J.
Shaw
, and
P. R.
Briddon
, in
Theory of Defects in Semiconductors
, edited by
D. A.
Drabold
and
S. K.
Estreicher
(
Springer
,
Berlin
,
2007
), p.
69
.
54.
T.
Prescha
,
T.
Zundel
,
J.
Weber
,
H.
Prigge
, and
P.
Gerlach
,
Mater. Sci. Eng. B
4
,
79
(
1989
).
55.
L.
Dobaczewski
,
A. R.
Peaker
, and
K. B.
Nielsen
,
J. Appl. Phys.
96
,
4689
(
2004
).
56.
S.
Dannefaer
,
P.
Mascher
, and
D.
Kerr
,
Phys. Rev. Lett.
56
,
2195
(
1986
).
57.
R.
Kube
,
H.
Bracht
,
E.
Hüger
,
H.
Schmidt
,
J.
Lundsgaard Hansen
,
A.
Nylandsted Larsen
,
J. W.
Ager
 III
,
E. E.
Haller
,
T.
Geue
, and
J.
Stahn
,
Phys. Rev. B
88
,
085206
(
2013
).
58.
T.
Südkamp
and
H.
Bracht
,
Phys. Rev. B
94
,
125208
(
2016
).
59.
S. K.
Estreicher
,
Phys. Status Solidi B
217
,
513
(
2000
).
60.
N.
Yarykin
and
J.
Weber
,
Sol. State Phenom.
242
,
308
(
2016
).
61.
K.
Sueoka
,
Y.
Mukaiyama
,
K.
Kobayashi
,
H.
Fukuda
,
S.
Yamaoka
,
S.
Maeda
,
M.
Iizuka
, and
V. M.
Mamedov
,
ECS Trans.
86
,
3
(
2018
).
62.
O. V.
Feklisova
and
N.
Yarykin
,
Semicond. Sci. Technol.
12
,
742
(
1997
).
63.
N.
Yarykin
and
J.
Weber
,
Phys. Status Solidi A
216
,
1900304
(
2019
).
64.
M.
Nakamura
,
S.
Murakami
, and
H.
Udono
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
042113
(
2012
).
You do not currently have access to this content.