ZnTe半導(dǎo)體合金的第一性原理計算及其薄膜制備的研究.pdf

1、在過去的十幾年,人們對具有寬禁帶的Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體的制備、基礎(chǔ)理論研究、光電學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生濃厚的興趣。其中,碲化鋅(ZnTe)是一種具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,室溫下其禁帶寬度為2.2-2.3 eV,可以廣泛的應(yīng)用在光電子器件,比如:綠光LED、電光探測器、太陽能電池。本文中采用恒電流電沉積的方法,在ITO透明導(dǎo)電玻璃上制備ZnTe薄膜,并對制備出的ZnTe薄膜進(jìn)行表征,研究了不同組分的沉積液對薄膜的電子結(jié)構(gòu)、表面形貌及光電學(xué)性

2、質(zhì)的影響。
　　 目前,這種ZnTe薄膜材料是很容易進(jìn)行p型摻雜,但不盡如人意的是它很難實(shí)現(xiàn)n型摻雜。這樣就嚴(yán)重地阻礙了ZnTe在光電子材料器件方面的應(yīng)用。我們采用基于密度泛函理論的第一性原理能帶結(jié)構(gòu)方法和特殊準(zhǔn)隨機(jī)結(jié)構(gòu)(SQS)模型,利用HSE06方程計算并闡述了三元合金R(Sn,Pb)xZn(1-x)Te實(shí)現(xiàn)雙向摻雜的可能性。結(jié)果顯示合金的能帶彎曲因子和禁帶寬度都十分敏感的依賴與組分x的變化而變化。Pb(Sn)最外層p軌道和

3、Zn的4s軌道波函數(shù)完全交疊,導(dǎo)帶表現(xiàn)出明顯的趨局域化,并且發(fā)現(xiàn)二者發(fā)生耦合的效果,隨組分x的增加而增強(qiáng)。從而導(dǎo)致了合金的導(dǎo)帶邊隨著組分x的增加顯著下降。當(dāng)濃度x達(dá)到0.25時,合金Pb0.25Zn0.75Te的導(dǎo)帶邊產(chǎn)生了明顯的下降,而價帶邊能級沒有改變,基本保持了與ZnTe價帶頂一致的能級位置,這樣就大大增加了合金雙向摻雜的可能性。同時,這種合金的光譜響應(yīng)(Eg=1.38 eV)與太陽能光譜十分吻合。計算結(jié)果表明:多元合金化方法來調(diào)