硼摻雜對β-SiC光學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、半導(dǎo)體SiC材料以其禁帶寬、飽和電子漂移速度大、臨界雪崩擊穿電場高和熱導(dǎo)高的特點，在大功率、高頻、耐高溫、抗輻射器件及光電子集成器件方面，具有重要的應(yīng)用價值而備受重視。但SiC是間接帶隙半導(dǎo)體，發(fā)光過程是一個二級過程，其光電轉(zhuǎn)換效率相對較低，制約了其廣泛應(yīng)用。近年來，理論和實驗研究取得了很大的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)SiC可以通過摻雜的方式來實現(xiàn)帶隙由間接變成直接，極大地提高了發(fā)光效率。目前，對SiC進(jìn)行的Ⅲ族元素B高濃度摻雜的光學(xué)性質(zhì)研究還較少。本

2、論文基于密度泛函理論的第一性原理，計算了B摻雜SiC(1×1×1)和(2×2×2)立方晶胞的電子能帶結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)通過摻雜，能帶結(jié)構(gòu)的確可以實現(xiàn)間接帶隙向直接帶隙轉(zhuǎn)變。同時還計算了光電子材料的光電性質(zhì)，如介電函數(shù)，折射擊率，損耗函數(shù)，吸收系數(shù)等，對造成摻雜前后電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)不同給出了合理理論解釋。相信該論文的研究成果對器件的設(shè)計具有很重要的實際意義。
　　本論文的結(jié)構(gòu)如下：
　　第一章，闡明了課題的研究背景和論文研究的意義，

3、介紹了SiC的基本特性和應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。
　　第二章，介紹了基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，重點介紹了贗勢理論，并詳細(xì)介紹了CASTEP(Cambridge Serial Total Energy Package)軟件。
　　第三章，利用CASTEP軟件，研究了B取代閃鋅礦結(jié)構(gòu)SiC中的C，計算了B摻雜SiC(1×1×1)和(2×2×2)立方晶胞的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。計算結(jié)果顯示，摻雜使材料能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，價帶頂由

4、B2P態(tài)軌道電子決定而不同與摻雜前由C2P態(tài)軌道電子決定，禁帶寬度減小，具有了間接帶隙向直接帶隙轉(zhuǎn)變的趨勢。同時雜質(zhì)B的引入，吸收系數(shù)峰值隨濃度增大而增強(qiáng)，并出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，介電函數(shù)在低頻區(qū)發(fā)生顯著變化。
　　第四章，研究了B分別替代(2×2×1)SiC中的C(BC)和Si(BSi)，考察了不同替代對光譜特性和晶格材料的影響，計算結(jié)果表明除電子結(jié)構(gòu)有差異外， BSi介電譜和導(dǎo)電譜在紅外區(qū)皆有峰值而BC則較為平坦。這是因為BC遵循洛茲