more ideas added and some formulations
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index 01a13f6..a72ce7e 100644 (file)
@@ -20,18 +20,18 @@ thank you for the feedback to our submission.
 > resubmit, please include a summary of the changes made, and a detailed
 > response to all recommendations and criticisms.
 
-We decided to follow your's and the referee's suggestion to merge the
+We decided to follow yours and the referee's suggestion to merge the
 two manuscripts into a single comprehensive manuscript.
 
 Please find below the summary of changes and a detailed response to
 the recommendations of the referee.
 
 Most of the criticism is pasted from the previous review justified by
-the accusation that we did ignore or not adequatley answered them.
-However, we did comment on every single issue and a more adequate
+the statement that we did ignore or not adequatley respond to it.
+However, we commented on every single issue and a more adequate
 answer is hindered if the referee does not specify the respective
-points of criticism. Thus, some responses are identical to these
-included of our previous answer.
+points of criticism. Thus, some part of the response might be
+identical to our previous one.
 
 Sincerely,
 
@@ -40,6 +40,8 @@ Frank Zirkelbach
 
 --------------- Response to recommendations ----------------
 
+TODO: add changes applied due to criticism ...
+
 > I am not happy with these two papers for a multitude of reasons,
 > and I recommend that the authors rewrite them as a single longer
 > paper, to eliminate the criticism of serial publication. I do not
@@ -49,7 +51,7 @@ Frank Zirkelbach
 > calculations, and one for the MD ­ this is not how I suggest you
 > do it, though.
 
-We now combined the two manuscripts into a single comprehensive one.
+We now combined the two manuscripts to a single comprehensive one.
 
 > do it, though. First, though, the following issues should be
 > addressed (some are simply pasted from my previous reviews, where
@@ -63,19 +65,49 @@ We now combined the two manuscripts into a single comprehensive one.
 > conclusions on which structure or migration routes are most
 > likely start to look rather less certain.
 
-Although differences of 0.2 eV in DFT calculations would generally be
-acknowledged to be insignificant when being compared to experimental
-results or data of other ab initio studies, these differences are
-considered to be reliable when comparing results, i.e. differences in
-energy, of a systematic study among each other. This is commonly done
-as can be seen in a great deal of literature, some of which is cited
-in the section of the present manuscript that investigates defect
-structures and formation energies. Very often differences less than
-0.2 eV are obtained and conclusions on the stability of a particular
-structure are derived.
+In literature, very often, differences less than 0.2 eV are obtained
+in DFT studies and respective conclusions are derived. For instance,
+differences in the energy of formation ranging from 0.05 - 0.12 eV are
+considered significant enough to conclude on the energetically most
+favorable intrinsic defect configurations in Si (PRB 68, 235205
+(2003); PRL 83, 2351 (1999)).  This is due to the fact that existing
+errors are most probably of the systematic rather than the random
+type. The error in the estimate of the cohesive energy is canceled out
+since it is likewise wrong in the defect as in the bulk configuration,
+which are substracted in the expression of the defect formation
+energy. Even if the defect formation energy is overestimated due to a
+too small size of the supercell resulting in a non-zero interaction of
+the defect with its images, this is likewise true for other defects.
+Although the actual value might be wrong, observed differences in
+energy, thus, allow to draw conlcusions on the stability of defect
+configurations. This is also valid for diffusion barriers, which are
+given by differences in energy of different structures.
+In fact, differences of 0.2 eV in DFT calculations are considered
+insignificant when being compared to experimental results or data of
+other ab initio studies. However, the observed differences in energy
+within our systematic DFT study are considered reliable.
 
 > 2. Why is 216 atoms a large enough supercell ­ many defect
 > properties are known to converge very slowly with supercell size.
+
+Of course, choosing a supercell containing 216 atoms constitutes a
+tradeoff. It is considered the optimal choice with respect to
+computational efficiency and accuracy.
+
+We would like to point out that, both, single defects as well as
+combinations of two defects were investigated in such supercells in
+successive calculations.
+
+For single defects, the size of the supercell should be sufficient.
+This is shown in PRB 58, 1318 (1998) predicting convergence of the
+vacancy in silicon - the defect assumed to be most critical due to
+the flatness of the total energy surface as a function of the ionic
+coordinates - for supercells containing more than 128 atomic sites,
+where the defect formation energy is already well estimated using
+smaller supercells of 64 atomic sites. Thus, convergence of the
+formation energies of single defects with respect to the size of the
+supercell is assumed.
+
 > They appear to be separating defects by as large a distance as
 > can be accommodated in the supercell to approximate the isolated
 > defects, but then they are only separated by a few lattice
@@ -83,33 +115,23 @@ structure are derived.
 > that compare with taking the energies of each defect in a
 > supercell.
 
-Choosing a 216 atom supercell constitutes a tradeoff, of course.
-However, it is considered the optimal choice with respect to both,
-computing time and accuracy of the results.
-
-The convergence of the formation energies of single defects with
-respect to the size of the supercell is ensured. For this reason, they
-are referred to as single isolated defects.
-
-It is not our purpose to separate defects by a large distance in order
-to approximate the situation of isolated defects. However, we find
-that for increasing defect distance configurations appear, which
-converge to the energetics of two isolated defects. This is indicated
-by the (absolute value of the) binding energy, which is approaching
-zero with increasing distance. From this, we conclude a decrease in
-interaction, which is already observable for defect separation
-distances accessible in our simulations. This is stated now more
-clearly in section II of the revised manuscript. (-> Change 6)
+Again, we would like to point out that it is not our purpose to
+separate defects by a large distance in order to approximate the
+situation of isolated defects. However, we find that for increasing
+defect distances, configurations appear, which converge to the
+energetics of two isolated defects. This is indicated by the (absolute
+value of the) binding energy, which is approaching zero with
+increasing distance. From this, we conclude a decrease in interaction,
+which is already observable for defect separation distances accessible
+in our simulations.
 
 Nevertheless, the focus is on closely neighbored, interacting defects
 (for which an interaction with their own image is, therefore, supposed
-to be negligible, too). At no time, our aim was to investigate single
-isolated defect structures and their properties by increasing the
-separation distance of two defects belonging to a a defect
-combination.
-
-A note is added to let the reader know that convergence with respect
-to the system size is ensured. (-> Change 2)
+to be negligible, too). In fact, combinations of defects exhibiting
+equivalent distances were successfully modeled in a supercell
+containing 216 atoms in PRB 66, 195214 (2002). At no time, our aim was
+to investigate single isolated defect structures and their properties
+by a structure with increased separation distance of the two defects.
 
 > 3. Constant pressure solves some problems, but creates others ­
 > is it really a sensible model of implantation? What differences
@@ -123,12 +145,6 @@ However, only small changes in volume were observed and, thus, it is
 assumed that there is no fundamental difference between calculations
 in the canonical and isothermal-isobaric ensemble.
 
-Constant volume calculations were not performed and, thus, we cannot
-provide concrete differences.
-
-The fact that there are only small changes in volume is added to the
-methodology section. (-> Change 3)
-
 > 4. What method do they use to determine migration paths? How can
 > they convince us that the calculations cover all possible
 > migrations paths ­ that is, the paths they calculate are really
@@ -168,6 +184,19 @@ minimum energy path may still be missed. (-> Change 4)
 > need a critical scrutiny, which I am not very convinced by in
 > this case.
 
+TODO: add idea that elevated temperatures are considered necessary to
+deviate the system out of equilibrium, as assumed to be the case in IBS
+
+you can always add constant to energy.
+formation energies are not overestimated
+just the migration barriers are
+to increase probability of transitions, temperature is increased
+occupation of energetically more unfavorable states likewise increased
+indeed, sub conf, which is slightly higher than c-si DB, is increased
+comparing with experimental findings that suggest c sub for higher
+temperatures gives rise to the conclusion that the increased
+temperatures are needed to deviate the system out of the ground state!
+
 There is not necessarily a correlation of cohesive energies or defect
 formation energies with activation energies for migration. Cohesive
 energies are most often well described by the classical potentials
@@ -179,7 +208,7 @@ Since the total binding energy is 'accommodated' within this short
 distance, which according to the universal energy relation would
 usually correspond to a much larger distance, unphysical high forces
 between two neighbored atoms arise. This is explained in detail in the
-study of Mattoni et. al. (Phys. Rev. B 76, 224103 (2007)).
+study of Mattoni et. al. (PRB 76, 224103 (2007)).
 
 Since most of the defect structures show atomic distances below the
 critical distance, for which the cut-off function is taking effect,
@@ -216,3 +245,9 @@ structure, for classical potential as well as ab initio calculations.
 The arguments discussed above are now explained in more detail in the
 revised version of our work. (-> Change 1, Change 2)
 
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+--------------- Summary of changes ----------------
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