Hg1-xCdxTe材料幾種p型摻雜的第一性原理研究.pdf

1、碲鎘汞材料是用于制作紅外探測(cè)器的重要半導(dǎo)體材料。隨著紅外技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)于碲鎘汞材料的電學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)已不能停留在基于經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的理論基礎(chǔ)上。材料的機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究中表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象需要從量子理論中尋求答案。相對(duì)于已經(jīng)比較成功的n型摻雜,碲鎘汞p型摻雜的研究還處于起步階段,而作為現(xiàn)在使用的p型摻雜源As,取代陽(yáng)離子(Cd或Hg)時(shí)為n型摻雜,取代陰離子Te時(shí)為p型摻雜。由于它的兩性摻雜特性,一般需要進(jìn)行高溫和低溫兩步退火才能達(dá)到p型摻雜的目

2、的。因此本文利用基于密度泛函的理論框架,運(yùn)用第一性原理贗勢(shì)投影平面波方法,系統(tǒng)分析了Ⅰ族元素的Au在MCT中的p型摻雜行為。除此之外,還對(duì)Ⅴ族元素(N、P、Sb)的碲鎘汞材料p型摻雜進(jìn)行了研究。本文的研究成果為碲鎘汞材料工藝以及碲鎘汞紅外聚焦平面技術(shù)的發(fā)展提供全量子的理論基礎(chǔ)。本文的研究工作取得如下成果:
　　1.Au在Hg1-xCdxTe材料中原位取代Hg后材料呈現(xiàn)p型,Hg1-xCdxTe材料一方面表現(xiàn)出相當(dāng)好的穩(wěn)定性,另一方

3、面形成淺雜質(zhì)能級(jí),是一種有效的p型摻雜劑。
　　2.在MBE生長(zhǎng)條件下,富陽(yáng)離子氣氛的所有組份,富Te氣氛的0.75　　3.在LPE生長(zhǎng)條件下,富陽(yáng)離子條件下的0

4、劑。
　　4.在Ⅴ族元素(N、P、Sb)摻雜中,均表現(xiàn)出與As相似的兩性摻雜特性,N、P、Sb取代陽(yáng)離子(Cd或Hg)時(shí)為n型摻雜,取代陰離子Te時(shí)為p型摻雜。
　　5.N在MBE生長(zhǎng)的富Te條件下和LPE生長(zhǎng)的富陽(yáng)離子及富Te條件下,N取代Hg后產(chǎn)生了受主畸變的AX中心,在價(jià)帶上形成一個(gè)4.4meV的深施主能級(jí)。畸變前費(fèi)米能級(jí)上的態(tài)主要來(lái)自導(dǎo)帶中N的部分p態(tài)電子;當(dāng)NHg發(fā)生畸變AXHgN后,導(dǎo)帶中N的p態(tài)電子跑到了費(fèi)米能