SiC材料P型摻雜的第一性原理研究.pdf

1、寬禁帶導(dǎo)體材料SiC擁有許多優(yōu)越的物理特性，這使得它在高溫，高頻，大功率，以及極端化學(xué)環(huán)境下具有廣泛應(yīng)用。目前，對于SiC材料的電子結(jié)構(gòu)，缺陷態(tài)，表面、界面態(tài)等方面已有了不少理論和實驗研究。其中，對于N型摻雜前人研究較多，而對于P型摻雜的空間結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)還沒有一個系統(tǒng)的研究。本文采用基于泛函理論框架下的第一性原理軟件VASP對SiC材料P型摻雜空間結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　 一、系統(tǒng)計算了SiC的幾何和電

2、子結(jié)構(gòu)，包括晶體結(jié)構(gòu)，能帶結(jié)構(gòu)，態(tài)密度。結(jié)果表明：SiC是一種間接半導(dǎo)體材料，它的價帶頂(R點)電子主要由C的2p以及Si的3p提供，導(dǎo)帶底電子主要由Si的3p態(tài)貢獻(xiàn)。
　　 二、系統(tǒng)的計算了不同摻雜物B，Al，Ga以相同濃度摻雜SiC時的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，包括晶格常數(shù)，能帶結(jié)構(gòu)。結(jié)果表面：在相同濃度下，摻Ga的禁帶寬度最大，其次是Al，禁帶寬度最小的是B。同時，通過比較對于同一摻雜物，在摻雜濃度不同時，我們發(fā)現(xiàn)：隨著摻雜B原

3、子濃度的增大，禁帶寬度隨之減??；而隨著摻雜A1，Ga原子濃度的增大，禁帶寬度隨之增大。
　　 三、系統(tǒng)的計算了SiC摻雜B，Al，Ga在不同濃度下的態(tài)密度，分波態(tài)密度，電荷密度分布，從而分析摻雜物不同，濃度不同時，造成其禁帶寬度改變的微觀機理。
　　 四、計算了SiC摻雜過渡金屬V，Cr，Mn后磁學(xué)性能，結(jié)果表明：V，Cr，Mn摻雜SiC時，V得到幾何結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定；而Cr摻雜SiC鐵磁性最為穩(wěn)定，其次是Mn，鐵磁性最弱的