more intro
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1 \documentclass[prb,twocolumn,superscriptaddress,a4paper,showkeys,showpacs]{revtex4}
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10
11 % additional stuff
12 \usepackage{miller}
13
14 \begin{document}
15
16 % ref mod: no capital letters (by editors)
17 \title{Combined ab initio and classical potential simulation study on the silicon carbide precipitation in silcon}
18 \author{F. Zirkelbach}
19 \author{B. Stritzker}
20 \affiliation{Experimentalphysik IV, Universit\"at Augsburg, 86135 Augsburg, Germany}
21 \author{K. Nordlund}
22 \affiliation{Department of Physics, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland}
23 \author{J. K. N. Lindner}
24 \author{W. G. Schmidt}
25 \author{E. Rauls}
26 \affiliation{Department Physik, Universit\"at Paderborn, 33095 Paderborn, Germany}
27
28 \begin{abstract}
29 Atomistic simulations on the silicon carbide precipitation in bulk silicon employing both, classical potential and first principles methods are presented.
30 For the quantum-mechanical treatment basic processes assumed in the precipitation process are mapped to feasible systems of small size.
31 Results of the accurate first principles calculations on the carbon diffusion in silicon are compared to results of calssical potential simulations revealing significant limitations of the latter method.
32 An approach to work around this problem is proposed.
33 Finally results of the classical potential molecular dynamics simulations of large systems are discussed.
34 \end{abstract}
35
36 \keywords{point defects, migration, interstitials, first principles calculations, classical potentials, ... more ...}
37 \pacs{61.72.uf,66.30.-h,31.15.A-,34.20.Cf, ... more ...}
38 \maketitle
39
40 %  --------------------------------------------------------------------------------
41 \section{Introduction}
42
43 The wide band gap semiconductor silicon carbide (SiC) has a number of remarkable physical and chemical properties.
44 Its high breakdown field, saturated electron drift velocity and thermal conductivity in conjunction with its unique thermal and mechanical stability as well as radiation hardness makes it a suitable material for high-temperature, high-frequency and high-power devices operational in harsh and radiation-hard environments\cite{edgar92,morkoc94,wesch96,capano97,park98}.
45 Different modifications of SiC exist, which solely differ in the one-dimensional stacking sequence of identical, close-packed SiC bilayers\cite{fischer90}.
46 Different polytypes exhibit different properties, in which the cubic phase (3C-SiC) shows increased values for the thermal conductivity and breakdown field compared to other polytypes\cite{wesch96}, which is, thus, most effective for high-performance electronic devices.
47
48 Thin films of 3C-SiC can be fabricated by chemical vapor deposition (CVD) and molecular beam epitaxy (MBE) on hexagonal SiC\cite{powell90,fissel95,fissel95_apl} and Si\cite{nishino83,nishino87,kitabatake93,fissel95_apl} substrates.
49 Next to these methods, high-dose carbon implantation into crystalline silicon (c-Si) with subsequent or in situ annealing was found to result in SiC microcrystallites in Si\cite{borders71}.
50 Utilized and enhanced, ion beam synthesis (IBS) has become a promising method to form thin SiC layers of high quality exclusively of the 3C polytype embedded in and epitactically aligned to the Si host featuring a sharp interface\cite{lindner99,lindner01,lindner02}.
51
52 However, only little is known about the SiC conversion in C implanted Si.
53 High resolution transmission electron microscopy (HREM) studies\cite{werner96,werner97,eichhorn99,lindner99_2,koegler03} suggest the formation of C-Si dimers (dumbbells) on regular Si lattice sites, which agglomerate into large clusters indicated by dark contrasts and otherwise undisturbed Si lattice fringes in HREM.
54 A topotactic transformation into a 3C-SiC precipitate occurs once a critical radius of 2 nm to 4 nm is reached, which is manifested by the disappearance of the dark contrasts in favor of Moir\'e patterns due to the lattice mismatch of \unit[20]{\%} of the 3C-SiC precipitate and c-Si.
55 The insignificantly lower Si density of SiC ($\approx \unit[4]{\%}$) compared to c-Si results in the emission of only a few excess Si atoms.
56 In contrast, investigations of strained Si$_{1-y}$C$_y$/Si heterostructures formed by MBE\cite{strane94,guedj98}, which incidentally involve the formation of SiC anocrystallites, suggest an initial coherent precipitation by agglomeration of substitutional instead of interstitial C.
57 Coherency is lost once the increasing strain energy of the stretched SiC structure surpasses the interfacial energy of the incoherent 3C-SiC precipitate and the Si substrate.
58 These two different mechanisms of precipitation might be attributed to the respective method of fabrication.
59 While in CVD and MBE surface effects need to be taken into account, SiC formation during IBS takes place in the bulk of the Si crystal.
60 However, in another IBS study Nejim et~al.\cite{nejim95} propose a topotactic transformation that is likewise based on the formation of substitutional C.
61 The formation of substitutional C, however, is accompanied by Si self-interstitial atoms that previously occupied the lattice sites and cocurrently by a reduction of volume due to the lower lattice constant of SiC compared to Si.
62 Both processes are believed to compensate each other.
63
64 Solving this controversy and understanding the effective underlying processes will enable significant technological progress in 3C-SiC thin film formation driving the superior polytype for potential applications in high-performance electronic device production\cite{wesch96}.
65 It will likewise offer perspectives for processes that rely upon prevention of precipitation events, e.g. the fabrication of strained pseudomorphic Si$_{1-y}$C$_y$ heterostructures\cite{strane96,laveant2002}.
66
67 Atomistic simulations offer a powerful tool to study materials on a microscopic level providing detailed insight not accessible by experiment.
68 In particular, molecular dynamics (MD) constitutes a suitable technique to investigate the dynamical and structural properties of some material.
69 Modelling the processes mentioned above requires the simulation of a large amount of atoms ($\approx 10^5-10^6$), which inevitably dictates the atomic interaction to be described by computationally efficient classical potentials.
70 These are, however, less accurate compared to quantum-mechnical methods and theire applicability for the description of the physical problem has to be verified first.
71 The most common empirical potentials for covalent systems are the Stillinger-Weber\cite{stillinger85} (SW), Brenner\cite{brenner90}, Tersoff\cite{tersoff_si3} and environment-dependent interatomic potential (EDIP)\cite{bazant96,bazant97,justo98}.
72 Until recently\cite{lucas10}, a parametrization to describe the C-Si multicomponent system within the mentioned interaction models did only exist for the Tersoff\cite{tersoff_m} and related potentials, e.g. the one by Gao and Weber\cite{gao02} as well as the one by Erhart and Albe\cite{albe_sic_pot}.
73 All these potentials are short range potentials employing a cut-off function,  which drops the atomic interaction to zero inbetween the first and second next neighbor distance.
74 In a combined ab initio and empirical potential study it was shown that the Tersoff potential properly describes binding energies of combinations of C defects in Si\cite{mattoni2002}.
75 However, investigations of brittleness in covalent materials\cite{mattoni2007} identified the short range character of these potentials to be responsible for overestimated forces necessary to snap the bond of two next neighbored atoms.
76 In a previous study\cite{zirkelbach10a} we approved ... influence on migration ... crucial for problem under study.
77 However ... considered good, especially non-zero temperatures(?) ... 
78
79 HIER WEITER ...
80
81 An extensive comparison\cite{balamane92} concludes that each potential has its strengths and limitations and none of them is clearly superior to others.
82 Despite their shortcomings these potentials are assumed to be reliable for large-scale simulations\cite{balamane92,huang95,godet03} on specific problems under investigation providing insight into phenomena that are otherwise not accessible by experimental or first principles methods.
83 Remaining shortcomings have frequently been resolved by modifying the interaction\cite{tang95,gao02a,mattoni2007} or extending it\cite{devanathan98_2} with data gained from ab initio calculations\cite{nordlund97}.
84
85 In this work, a combined ab initio and empirical potential simulation study on the initially mentioned SiC precipitation mechanism has been performed.
86 High accurate quantum-mechanical results have been used to identify shortcomings of the classical potentials, which then are taken into account in these type of simulations.
87
88 %  --------------------------------------------------------------------------------
89 \section{Methodology}
90 % ----- DFT ------
91 The first principles DFT calculations have been performed with the plane-wave based Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP)\cite{kresse96}.
92 The Kohn-Sham equations were solved using the generalized-gradient XC-functional approximation proposed by Perdew and Wang (GGA-PW91)\cite{perdew86,perdew92}.
93 The electron-ion interaction is described by norm-conserving ultra-soft pseudopotentials\cite{hamann79} as implemented in VASP\cite{vanderbilt90}.
94 Throughout this work, an energy cut-off of \unit[300]{eV} was used to expand the wave functions into the plane-wave basis.
95 Sampling of the Brillouin zone was restricted to the $\Gamma$-point.
96 The defect structures and the migration paths have been modelled in cubic supercells containing 216 Si atoms.
97 The ions and cell shape were allowed to change in order to realize a constant pressure simulation.  Spin polarization has been fully accounted for.
98
99 % ------ Albe potential ---------
100 For the classical potential calculations, a supercell of 9 Si lattice constants in each direction consisting of 5832 Si atoms has been used.
101 A Tersoff-like bond order potential by Erhart and Albe (EA)\cite{albe_sic_pot} has been utilized, which accounts for nearest neighbor interactions only realized by a cut-off function dropping the interaction to zero in between the first and second next neighbor distance.
102 % ref mod: extension for short distances
103 The potential was used as is, i.e. without any repulsive potential extension at short interatomic distances.
104 % ref mod: time constants
105 %Constant pressure simulations are realized by the Berendsen barostat\cite{berendsen84}.
106 Constant pressure simulations are realized by the Berendsen barostat\cite{berendsen84} using a time constant of \unit[100]{fs} and a bulk modulus of \unit[100]{GPa} for Si.
107 % ref mod: time constants + language (Verlet)
108 %Structural relaxation in the MD run is achieved by the velocity Verlet algorithm\cite{verlet67} and the Berendsen thermostat\cite{berendsen84} with a time constant of \unit[1]{fs} resulting in direct velocity scaling and the temperature set to zero Kelvin.
109 Structural relaxation in the MD run is achieved by the Velocity Verlet algorithm\cite{verlet67} and the Berendsen thermostat\cite{berendsen84} with a time constant of \unit[100]{fs} and the temperature set to zero Kelvin.
110 Additionally, a time constant of \unit[1]{fs} resulting in direct velocity scaling was used for relaxation within the mobility calculations.
111 % ref mod: time step
112 A fixed time step of \unit[1]{fs} for integrating the equations of motion was used.
113
114 \section{Results}
115
116 \subsection{Carbon interstitials in various geometries}
117
118 Table~\ref{tab:defects} summarizes the formation energies of defect structures for the EA and DFT calculations performed in this work as well as further results from literature.
119 The formation energy $E-N_{\text{Si}}\mu_{\text{Si}}-N_{\text{C}}\mu_{\text{C}}$ is defined in the same way as in the articles used for comparison\cite{tersoff90,dal_pino93} chosing SiC as a reservoir for the carbon impurity in order to determine $\mu_{\text{C}}$.
120 Relaxed geometries are displayed in Fig.~\ref{fig:defects}.
121 \begin{table*}
122 \begin{ruledtabular}
123 \begin{tabular}{l c c c c c c}
124  & T & H & \hkl<1 0 0> dumbbell & \hkl<1 1 0> dumbbell & S & BC \\
125 \hline
126  Erhart/Albe & 6.09 & 9.05$^*$ & 3.88 & 5.18 & 0.75 & 5.59$^*$ \\
127  VASP & unstable & unstable & 3.72 & 4.16 & 1.95 & 4.66 \\
128  Tersoff\cite{tersoff90} & 3.8 & 6.7 & 4.6 & 5.9 & 1.6 & 5.3 \\
129  ab initio\cite{dal_pino93,capaz94} & - & - & x & - & 1.89 \cite{dal_pino93} & x+2.1 \cite{capaz94} \\
130 \end{tabular}
131 \end{ruledtabular}
132 \caption{Formation energies of carbon point defects in crystalline silicon determined by classical potential and ab initio methods. The formation energies are given in eV. T denotes the tetrahedral, H the hexagonal and BC the bond-centered interstitial configuration. S corresponds to substitutional C. Formation energies for unstable configurations obtained by classical potential MD are marked by an asterisk and determined by using the low kinetic energy configuration shortly before the relaxation into the more favorable configuration starts.}
133 \label{tab:defects}
134 \end{table*}
135 \begin{figure}
136 \begin{minipage}[t]{0.32\columnwidth}
137 \underline{Tetrahedral}\\
138 \includegraphics[width=\columnwidth]{tet.eps}
139 \end{minipage}
140 \begin{minipage}[t]{0.32\columnwidth}
141 \underline{Hexagonal}\\
142 \includegraphics[width=\columnwidth]{hex.eps}
143 \end{minipage}
144 \begin{minipage}[t]{0.32\columnwidth}
145 \underline{\hkl<1 0 0> dumbbell}\\
146 \includegraphics[width=\columnwidth]{100.eps}
147 \end{minipage}\\
148 \begin{minipage}[t]{0.32\columnwidth}
149 \underline{\hkl<1 1 0> dumbbell}\\
150 \includegraphics[width=\columnwidth]{110.eps}
151 \end{minipage}
152 \begin{minipage}[t]{0.32\columnwidth}
153 \underline{Substitutional}\\[0.05cm]
154 \includegraphics[width=\columnwidth]{sub.eps}
155 \end{minipage}
156 \begin{minipage}[t]{0.32\columnwidth}
157 \underline{Bond-centered}\\
158 \includegraphics[width=\columnwidth]{bc.eps}
159 \end{minipage}
160 \caption{Configurations of carbon point defects in silicon. The silicon/carbon atoms and the bonds (only for the interstitial atom) are illustrated by yellow/grey spheres and blue lines. Bonds are drawn for atoms located within a certain distance and do not necessarily correspond to chemical bonds.}
161 \label{fig:defects}
162 \end{figure} 
163
164 Substitutional carbon (C$_{\text{sub}}$) occupying an already vacant Si lattice site, which is in fact not an interstitial defect, is found to be the lowest configuration with regard to energy for all potential models.
165 DFT calculations performed in this work are in good agreement with results obtained by classical potential simulations by Tersoff\cite{tersoff90} and ab initio calculations done by Dal Pino et~al\cite{dal_pino93}.
166 % ref mod: typo - underestim_a_tes
167 %However, the EA potential dramatically underestimtes the C$_{\text{sub}}$ formation energy, which is a definite drawback of the potential.
168 However, the EA potential dramatically underestimates the C$_{\text{sub}}$ formation energy, which is a definite drawback of the potential.
169
170 Except for the Tersoff potential the \hkl<1 0 0> dumbbell (C$_{\text{i}}$) is the energetically most favorable interstital configuration, in which the C and Si dumbbell atoms share a Si lattice site.
171 This finding is in agreement with several theoretical\cite{burnard93,leary97,dal_pino93,capaz94} and experimental\cite{watkins76,song90} investigations.
172 Tersoff as well, considers C$_{\text{i}}$ to be the ground state configuration and believes an artifact due to the abrupt C-Si cut-off used in the potential to be responsible for the small value of the tetrahedral formation energy\cite{tersoff90}.
173 It should be noted that EA and DFT predict almost equal formation energies.
174 However, there is a qualitative difference: while the C-Si distance of the dumbbell atoms is almost equal for both methods, the position along \hkl[0 0 1] of the dumbbell inside the tetrahedron spanned by the four next neighbored Si atoms differs significantly.
175 The dumbbell based on the EA potential is almost centered around the regular Si lattice site as can be seen in Fig.~\ref{fig:defects} whereas for DFT calculations it is translated upwards with the C atom forming an almost collinear bond to the two Si atoms of the top face of the tetrahedron and the bond angle of the Si dumbbell atom to the two bottom face Si atoms approaching \unit[120]{$^\circ$}.
176 This indicates predominant sp and sp$^2$ hybridization for the C and Si dumbbell atom respectively.
177 Obviously the classical potential is not able to reproduce the clearly quantum-mechanically dominated character of bonding.
178
179 Both, EA and DFT reveal the hexagonal configuration unstable relaxing into the C$_{\text{i}}$ ground state structure.
180 Tersoff finds this configuration stable, though it is the most unfavorable.
181 Thus, the highest formation energy observed by the EA potential is the tetrahedral configuration, which turns out to be unstable in DFT calculations.
182 The high formation energy of this defect involving a low probability to find such a defect in classical potential MD acts in concert with finding it unstable by the more accurate quantum-mechnical description.
183
184 The \hkl<1 1 0> dumbbell constitutes the second most favorable configuration, reproduced by both methods.
185 It is followed by the bond-centered (BC) configuration.
186 However, even though EA yields the same difference in energy with respect to the \hkl<1 1 0> defect as DFT does, the BC configuration is found to be a saddle point within the EA description relaxing into the \hkl<1 1 0> configuration.
187 Tersoff indeed predicts a metastable BC configuration.
188 However,  it is not in the correct order and lower in energy than the \hkl<1 1 0> dumbbell.
189 Please note, that Capaz et~al.\cite{capaz94} in turn found this configuration to be a saddle point, which is about \unit[2.1]{eV} higher in energy than the C$_{\text{i}}$ configuration.
190 This is assumed to be due to the neglection of the electron spin in these calculations.
191 Another DFT calculation without fully accounting for the electron spin results in the smearing of a single electron over two non-degenerate states for the BC configuration.
192 This problem is resolved by spin polarized calculations resulting in a net spin of one accompanied by a reduction of the total energy by \unit[0.3]{eV} and the transformation into a metastable local minimum configuration.
193 All other configurations are not affected.
194
195 To conclude, we observed discrepancies between the results from classical potential calculations and those obtained from first principles.
196 Within the classical potentials EA outperforms Tersoff and is, therefore, used for further comparative studies.
197 Both methods (EA and DFT) predict the \hkl<1 0 0> dumbbell interstitial configuration to be most stable.
198 %ref mod: language - energetical order
199 %Also the remaining defects and their energetical order are described fairly well.
200 Also the remaining defects and their relative energies are described fairly well.
201 It is thus concluded that -- so far -- modelling of the SiC precipitation by the EA potential might lead to trustable results.
202
203 \subsection{Mobility}
204
205 A measure for the mobility of the interstitial carbon is the activation energy for the migration path from one stable position to another.
206 The stable defect geometries have been discussed in the previous subsection.
207 In the following the migration of the most stable configuration, i.e. C$_{\text{i}}$, from one site of the Si host lattice to a neighboring site has been investigated by both, EA and DFT calculations utilizing the constraint conjugate gradient relaxation technique (CRT)\cite{kaukonen98}.
208 Three migration pathways are investigated.
209 The starting configuration for all pathways was the \hkl[0 0 -1] dumbbell interstitial configuration.
210 In path~1 and 2 the final configuration is a \hkl[0 0 1] and \hkl[0 -1 0] dumbbell interstitial respectively, located at the next neighbored Si lattice site displaced by $\frac{a_{\text{Si}}}{4}\hkl[1 1 -1]$, where $a_{\text{Si}}$ is the Si lattice constant.
211 In path~1 the C atom resides in the \hkl(1 1 0) plane crossing the BC configuration whereas in path~2 the C atom moves out of the \hkl(1 1 0) plane.
212 Path 3 ends in a \hkl[0 -1 0] configuration at the initial lattice site and, for this reason, corresponds to a reorientation of the dumbbell, a process not contributing to long range diffusion.
213
214 \begin{figure}
215 \begin{center}
216 \includegraphics[width=\columnwidth]{path2_vasp_s.ps}
217 \end{center}
218 \caption{Migration barrier and structures of the \hkl[0 0 -1] dumbbell (left) to the \hkl[0 -1 0] dumbbell (right) transition as obtained by first principles methods. The activation energy of \unit[0.9]{eV} agrees well with experimental findings of \unit[0.70]{eV}\cite{lindner06}, \unit[0.73]{eV}\cite{song90} and \unit[0.87]{eV}\cite{tipping87}.}
219 \label{fig:vasp_mig}
220 \end{figure} 
221 The lowest energy path (path~2) as detected by the first principles approach is illustrated in Fig.~\ref{fig:vasp_mig}, in which the \hkl[0 0 -1] dumbbell migrates towards the next neighbored Si atom escaping the $(1 1 0)$ plane forming a \hkl[0 -1 0] dumbbell.
222 The activation energy of \unit[0.9]{eV} excellently agrees with experimental findings ranging from \unit[0.70]{eV} to \unit[0.87]{eV}\cite{lindner06,song90,tipping87}.
223
224 \begin{figure}
225 \begin{center}
226 \includegraphics[width=\columnwidth]{path1_albe_s.ps}
227 \end{center}
228 \caption{Migration barrier and structures of the bond-centered (left) to \hkl[0 0 -1] dumbbell (right) transition utilizing the classical potential method. Two different pathways are obtained for different time constants of the Berendsen thermostat. The lowest activation energy is \unit[2.2]{eV}.}
229 \label{fig:albe_mig}
230 \end{figure}
231 Calculations based on the EA potential yield a different picture.
232 Fig.~\ref{fig:albe_mig} shows the evolution of structure and energy along the lowest energy migration path (path~1) based on the EA potential.
233 Due to symmetry it is sufficient to merely consider the migration from the BC to the C$_{\text{i}}$ configuration.
234 Two different pathways are obtained for different time constants of the Berendsen thermostat.
235 With a time constant of \unit[1]{fs} the C atom resides in the \hkl(1 1 0) plane resulting in a migration barrier of \unit[2.4]{eV}.
236 However, weaker coupling to the heat bath realized by an increase of the time constant to \unit[100]{fs} enables the C atom to move out of the \hkl(1 1 0) plane already at the beginning, which is accompanied by a reduction in energy, approaching the final configuration on a curved path.
237 The energy barrier of this path is \unit[0.2]{eV} lower in energy than the direct migration within the \hkl(1 1 0) plane.
238 It should be noted that the BC configuration is actually not a local minimum configuration in EA based calculations since a relaxation into the \hkl<1 1 0> dumbbell configuration occurs.
239 However, investigating further migration pathways involving the \hkl<1 1 0> interstitial did not yield lower migration barriers.
240 Thus, the activation energy should at least amount to \unit[2.2]{eV}.
241
242 \section{Discussion}
243
244 The first principles results are in good agreement to previous work on this subject\cite{burnard93,leary97,dal_pino93,capaz94}.
245 The C-Si \hkl<1 0 0> dumbbell interstitial is found to be the ground state configuration of a C defect in Si.
246 The lowest migration path already proposed by Capaz et~al.\cite{capaz94} is reinforced by an additional improvement of the quantitative conformance of the barrier height calculated in this work (\unit[0.9]{eV}) with experimentally observed values (\unit[0.70]{eV} -- \unit[0.87]{eV})\cite{lindner06,song90,tipping87}.
247 However, it turns out that the bond-centered configuration is not a saddle point configuration as proposed by Capaz et~al.\cite{capaz94} but constitutes a real local minimum if the electron spin is properly accounted for.
248 A net magnetization of two electrons, which is already clear by simple molecular orbital theory considerations on the bonding of the sp hybridized C atom, is settled.
249 By investigating the charge density isosurface it turns out that the two resulting spin up electrons are localized in a torus around the C atom.
250 With an activation energy of \unit[0.9]{eV} the C$_{\text{i}}$ carbon interstitial can be expected to be highly mobile at prevailing temperatures in the process under investigation, i.e. IBS.
251
252 We found that the description of the same processes fails if classical potential methods are used.
253 Already the geometry of the most stable dumbbell configuration differs considerably from that obtained by first principles calculations.
254 The classical approach is unable to reproduce the correct character of bonding due to the deficiency of quantum-mechanical effects in the potential.
255 %ref mod: language - energy / order 
256 %Nevertheless, both methods predict the same type of interstitial as the ground state configuration, and also the order in energy of the remaining defects is reproduced fairly well.
257 Nevertheless, both methods predict the same type of interstitial as the ground state configuration.
258 Furthermore, the relative energies of the other defects are reproduced fairly well.
259 From this, a description of defect structures by classical potentials looks promising.
260 % ref mod: language - changed
261 %However, focussing on the description of diffusion processes the situation is changing completely.
262 However, focussing on the description of diffusion processes the situation has changed completely.
263 Qualitative and quantitative differences exist.
264 First of all, a different pathway is suggested as the lowest energy path, which again might be attributed to the absence of quantum-mechanical effects in the classical interaction model.
265 Secondly, the activation energy is overestimated by a factor of 2.4 compared to the more accurate quantum-mechanical methods and experimental findings.
266 This is attributed to the sharp cut-off of the short range potential.
267 As already pointed out in a previous study\cite{mattoni2007} the short cut-off is responsible for overestimated and unphysical high forces of next neighbor atoms.
268 The overestimated migration barrier, however, affects the diffusion behavior of the C interstitials.
269 By this artifact the mobility of the C atoms is tremendously decreased resulting in an inaccurate description or even absence of the dumbbell agglomeration as proposed by the precipitation model.
270
271 \section{Summary}
272
273 To conclude, we have shown that ab initio calculations on interstitial carbon in silicon are very close to the results expected from experimental data.
274 The calculations presented in this work agree well with other theoretical results.
275 So far, the best quantitative agreement with experimental findings has been achieved concerning the interstitial carbon mobility.
276 For the first time, we have shown that the bond-centered configuration indeed constitutes a real local minimum configuration resulting in a net magnetization if spin polarized calculations are performed.
277 Classical potentials, however, fail to describe the selected processes.
278 This has been shown to have two reasons, i.e. the overestimated barrier of migration due to the artificial interaction cut-off on the one hand, and on the other hand the lack of quantum-mechanical effects which are crucial in the problem under study. 
279 % ref mod: language - being investigated
280 %In order to get more insight on the SiC precipitation mechanism, further ab initio calculations are currently investigated.
281 In order to get more insight on the SiC precipitation mechanism, further ab initio calculations are currently being performed.
282
283 % ----------------------------------------------------
284 \section*{Acknowledgment}
285 We gratefully acknowledge financial support by the Bayerische Forschungsstiftung (DPA-61/05) and the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG SCHM 1361/11).
286
287 % --------------------------------- references -------------------
288
289 \bibliography{../../bibdb/bibdb}{}
290 \bibliographystyle{h-physrev3}
291
292 \end{document}