GaAs材料光電性質(zhì)第一性原理研究.pdf

1、砷化鎵(GaAs)以其優(yōu)良的光電特性已經(jīng)成為化合物半導(dǎo)體中最重要、用途最廣泛、生產(chǎn)量最大的化合物半導(dǎo)體材料。本文采用基于密度泛函理論框架下的第一性原理平面波贗勢方法，對GaAs電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、體彈性模量以及應(yīng)力下GaAs電子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及其結(jié)果如下：
　　 ⑴計(jì)算了閃鋅礦GaAs晶格常數(shù)、能帶結(jié)構(gòu)、鍵結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和體彈性模量。計(jì)算結(jié)果證實(shí)GaAs是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂都位于布里淵區(qū)中心

2、G點(diǎn)處，但計(jì)算所的的禁帶寬度僅為0.60eV，與實(shí)驗(yàn)值1.43 eV有較大偏差，文中分析了偏差過大的原因。
　　 ⑵為了深入認(rèn)識(shí)GaAs的光學(xué)性質(zhì)，本文計(jì)算了介質(zhì)躍遷矩陣元，給出了GaAs的能量損失譜、介電函數(shù)、反射系數(shù)、吸收系數(shù)，復(fù)折射率等光學(xué)常數(shù)。利用半導(dǎo)體間躍遷理論和GaAs電子結(jié)構(gòu)信息，對介電譜圖和反射譜圖的峰值進(jìn)行了指認(rèn)和判別，為實(shí)驗(yàn)圖譜解析和精確監(jiān)測和控制GaAs材料的生長提供了理論依據(jù)。
　　 ⑶計(jì)算了外壓

3、調(diào)制下GaAs體系電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，分析了外壓對GaAs電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)的影響，對GaAs帶隙隨壓力增大而展寬的現(xiàn)象進(jìn)行分析。結(jié)果表明：隨著壓力的逐漸增大，Ga-As鍵長縮短，價(jià)帶與導(dǎo)帶分別向低能和高能方向漂移，帶內(nèi)各峰發(fā)生小的劈裂，帶隙Eg明顯展寬，Ga3d電子與As4p電子雜化增強(qiáng)。GaAs的介電響應(yīng)將向高頻段轉(zhuǎn)移，因此可以考慮通過施加外力作用達(dá)到改變GaAs電學(xué)性能的目的，改善其應(yīng)用范圍，如用作nm級別的力學(xué)傳感器。為發(fā)展新型