GaN摻雜第一性原理研究.pdf

1、近年來(lái)，因?yàn)閷拵栋雽?dǎo)體材料在短波發(fā)光二極管、高頻器件、激光器和紫外線探測(cè)器等方面的潛在的應(yīng)用價(jià)值引起了人們的廣泛關(guān)注。其中，氮化鎵（GaN）發(fā)光材料具有禁帶寬度大、電子漂移速度快、抗腐蝕性強(qiáng)和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在紫光與藍(lán)光波段的應(yīng)用十分廣泛。GaN發(fā)光二極管具有功耗低、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，顯現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用價(jià)值。摻雜作為一種有效的改善半導(dǎo)體材料性質(zhì)的方法，被廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的研究和制造中。本文利用第一性原理密度泛函理論（DFT）的

2、廣義梯度近似（GGA）方法，對(duì)立方閃鋅礦GaN、GaN（110）晶面以及Zn、Ti、Se、Ti-Se摻雜體系進(jìn)行了計(jì)算研究，對(duì)它們的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　首先，論文介紹了 GaN材料的物理性質(zhì)、研究進(jìn)展?fàn)顩r以及第一性原理基本的理論基礎(chǔ)。對(duì)所要計(jì)算的體系進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，得到了與實(shí)驗(yàn)值符合較好的晶格常數(shù)，這樣保證了計(jì)算的合理性。其次，計(jì)算了Zn、Ti、Se、Ti-Se的摻入對(duì)GaN、GaN（110）晶面電子結(jié)構(gòu)和

3、光學(xué)性質(zhì)的影響，并對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　通過(guò)對(duì)計(jì)算所得結(jié)果的分析，可以得出以下的結(jié)論：首先，摻雜使被摻雜晶體結(jié)構(gòu)的晶格出現(xiàn)了一定程度的畸變，使晶格常數(shù)增大，尤其是 Se的摻入對(duì)晶格結(jié)構(gòu)有著巨大的影響，造成的畸變程度很大。其次，兩種結(jié)構(gòu)在摻雜后禁帶寬度出現(xiàn)了一定程度的減小，減小的程度主要是由引入的雜質(zhì)能級(jí)和所引起的軌道雜化作用決定的，禁帶寬度的減小提升了電子的躍遷能力。最后，通過(guò)雜質(zhì)的摻入可以使材料的光吸收性質(zhì)發(fā)生改變，摻雜