摻雜N對GaAs電子、光學和磁學性質影響第一性原理研究.pdf

1、自從1947年,貝爾實驗室發(fā)明的第一只晶體管開始,半導體材料的研究與生產都進入了快速增長的時期，半導體材料以高性能、高穩(wěn)定的芯片特點，使得它們一直具有核心的競爭力，并且在實際的應用過程中表現出了一些獨特的性質。特別是在20世紀90年代以來，作為當時信息時代發(fā)展的技術創(chuàng)新的基礎，第一代半導體材料Si是用來制作計算機CPU的主要材料。隨著科學技術的不斷進步,太陽能電池與白光照明等的各種需求的不斷增加，促進了人們對短波長全光譜材料的迫切的研究

2、熱情，第二代半導體GaAs的發(fā)展已經成為最受人們關注的新型材料的代表。最常見的非傳統半導體材料有GaAsN，但是在實際研究中還是有許多的問題，對它的理論解釋還不是很清楚。
　　本文，針對半導體GaAs1-xNx所面臨的問題，通過HSE06泛函的方法對GaAs1-xNx在理論上的研究做一個更清晰的解釋。而且在研究中也發(fā)現GaAs1-xNx這種新型材料在目前紅外光譜領域具有重要的應用價值。
　　第一章，簡單介紹了半導體材料起源及

3、半導體行業(yè)發(fā)展趨勢，包括對第一代半導體及第二代半導體的介紹和在產業(yè)中的相關應用，并且談論了第二代半導體摻雜領域的研究進展，以及在研究過程中由于實驗和理論的限制所遇到的各種問題。
　　第二章，對第一性原理涉及的基本理論進行了闡述，并且談論了本文所涉及到的理論模型的建立和所用的一些科研軟件及參數設置。
　　第三章，研究了二元合金GaAs的結構性質和電子性質。通過對比晶格常數，初步論證了HSE06泛涵的精確性。
　　第四章，

4、在前文研究的基礎上研究了Ga32As31NAs的電子性質。并且找到了N在GaAs中所引入的雜質態(tài)，并在總結了以前研究學者對Ga32As31NAs的帶隙減少的原因做出解釋的基礎上進一步給出了明確的解釋。
　　第五章，在弄清楚Ga32As31NAs的問題的基礎上研究了Ga32As31(N2)As的電子性質以及磁性。對Ga32As31(N2)As造成帶隙減少的原因做出了解釋。并且在Ga32As31(N2)As中發(fā)現了磁性，解釋了磁性來源

5、問題以及可以觀察到磁性的條件。
　　第六章，對GaAs, Ga32As31NAs,Ga32As31(N2)As三種材料的光學性質進行了對比研究，通過對比GaAs與Ga32As31NAs,Ga32As31(N2)As光學系數，發(fā)現了摻雜后的Ga32As31NAs合金吸收譜發(fā)生了紅移，而Ga32As31(N2)As吸收譜的變化不是很明顯。
　　第七章，總結全文。解釋了摻雜后的Ga32As31NAs及Ga32As31(N2)As的