三元混晶AlxGa1-xSb的第一性原理研究.pdf

1、相比砷化鎵半導體材料，銻化鎵具有熔點低、電子遷移率高、光電轉化率高等優(yōu)點，且GaSb的閃鋅礦型晶格與其他Ⅲ-Ⅴ族三元混晶的晶格相匹配，尤其是通過摻Al形成的三元混晶AlxGa1-xSb材料，可以通過調節(jié)Al組分改變帶隙的寬度，制作出人們需要的光電器件。為了深入地了解三元混晶AlxGa1-xSb的性質，我們采用基于密度泛函理論之上的第一性原理平面波超軟贗勢方法，研究了閃鋅礦結構GaSb、AlSb、InSb和三元混晶AlxGa1-xSb(0

2、≤x≤1)的相關性質。
　　結果表明，結構優(yōu)化后的GaSb、AlSb和InSb都是直接帶隙半導體，其能帶結構都是分為下、中、上價帶和導帶四部分;我們還計算了這些材料的復介電函數(shù)、復折射率、反射光譜和損失譜，以及定容比熱、熵、焓、自由能等熱力學函數(shù)在溫度為0-1000K范圍內的變化情況，發(fā)現(xiàn)定容比熱隨溫度的變化規(guī)律遵循杜隆-珀替定律。
　　進一步在結構優(yōu)化的基礎上，我們研究了三元混晶AlxGa1-xSb材料的電子結構和光學性質

3、。通過對不同Al組分下AlxGa1-xSb的總能量與形成能的計算，得到了AlxGa1-xSb的晶格常數(shù)，并與實驗值就行了對比。隨后我們研究了AlxGa1-xSb在不同Al組分情況下的電子結構，給出了帶隙、能帶結構和態(tài)密度。計算結果表明，AlxGa1-xSb的帶隙隨Al組分的增加而增大;能帶結構由下、中、上價帶和導帶四部分構成，但是結合各電子的態(tài)密度可知，Al-3p13s2電子態(tài)的強度逐漸增加，Ga-3d104s24p1電子態(tài)強度逐漸地減