銫-鉛共摻雜碘化銦晶體的電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、碘化銦以其禁帶寬度大，原子序數(shù)較高，電阻率較大且具有較大的載流子遷移率-壽命積的特點(diǎn)，成為近年來(lái)核輻射探測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前，關(guān)于碘化銦的研究多集中在碘化銦純度和內(nèi)在缺陷對(duì)其核探測(cè)性能的影響，而晶體摻雜也是調(diào)制材料電子結(jié)構(gòu)，改善材料性能的一種有效方法?；谝陨媳尘?，本文使用基于第一性原理的Materials Studio軟件對(duì)Cs摻雜碘化銦晶體、Pb摻雜碘化銦晶體以及Cs、Pb共摻雜碘化銦晶體的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算和分析。

2、
　　首先，使用Materials Studio軟件中的CASTEP模塊建立了純碘化銦超原胞模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化成功的基礎(chǔ)上，建立了不同Cs摻雜濃度的模型，計(jì)算了摻雜體系的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、差分電荷密度和吸收光譜，分析了摻雜后禁帶寬度增大的原因。
　　其次，在純碘化銦超原胞模型的基礎(chǔ)上，建立了不同Pb摻雜濃度的碘化銦超原胞模型，結(jié)構(gòu)優(yōu)化成功后計(jì)算了摻雜體系的最小光學(xué)帶隙、態(tài)密度、差分電荷密度和相對(duì)自由電子濃度。分

3、析了摻雜后電子有效質(zhì)量和電導(dǎo)率的變化情況，解釋了吸收系數(shù)減小的原因。
　　最后，在純碘化銦超原胞模型的基礎(chǔ)上，替位摻雜相同濃度的Cs原子和Pb原子，計(jì)算了摻雜體系的禁帶寬度、態(tài)密度和吸收光譜。分析了In0.75Cs0.125Pb0.125I超原胞的禁帶寬度小于純碘化銦禁帶寬度的原因。計(jì)算了In0.75Cs0.125Pb0.125I超原胞進(jìn)入導(dǎo)帶的相對(duì)電子數(shù)濃度，分析了In0.875Pb0.125I體系電導(dǎo)率與In0.75Cs0.1