Ⅳ族元素氧化物和V摻雜Si-Ge-N中間帶隙材料的結構和光學性質理論研究.pdf

1、碩士論文指導小組成員導師:指導教師:王松有教授陳良堯教授鄭玉祥教授李晶副教授張榮君副教授摘要論文題目:IV族元素氧化物和V摻雜Si一Ge一N中間帶隙材料的結構和光學性質理論研究信息科學與工程學院光科學與工程系2衛(wèi)旦ee屆碩士研究生:亞旦坐指導教師:.衛(wèi)鰲魚魚遺摘要本論文利用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，研究了幾種高性能新型材料的結構參數(shù)、電子性質和光學性質，主要包括以下兩方面的內容:一、利用第一性原理對W族二元和三元氧化物結構和

2、相關性質的研究。尋找具有高介電常數(shù)的氧化物一直是半導體材料領域的研究熱點之一，其中，過渡金屬氧化物TIOZ、Z心2和HroZ和其三元化合物由于具有高介電常數(shù)受到廣泛關注。此外，一些氧化物的同分異構體也有潛在的高介電常數(shù)的可能性。例如，反A象O結構的高態(tài)密度立方結構的510:具有較高的介電常數(shù)，而這種結構的5102的晶格與單晶硅的Si(100)表面具有良好的兼容性，有可能形成無缺陷的超晶格結構，有良好的應用前景。因此，本文在其基礎上引入兩

3、種四族元素Ge和Sn，利用密度泛函理論框架下的第一性原理方法對5102、GeO:和SnOZ，及其三元氧化物Sio.sGeo.SOZ、Sio.SSn。萬O:和Geo萬Sno.SO:的結構和光學性質進行了研究。首先，優(yōu)化所計算化合物的結構參數(shù)，通過能帶結構和態(tài)密度的計算，獲得并比較了這六種材料介電函數(shù)和吸收譜之間的區(qū)別和聯(lián)系。結果顯示，三元氧化物具有較高的密度和靜態(tài)介電常數(shù)。隨著元素序數(shù)的變化，化合物的晶格常數(shù)逐漸變大，而禁帶寬度逐漸變小。

4、而且，Sio.SGeo.50:和510:的晶格常數(shù)與單晶硅的si(100)表面非常接近。二、利用基于密度泛函理論和平面波鷹勢法的第一性原理計算方法研究了V摻雜的SIGeZ從和GesiZN的晶體結構、電子結構和光學性質。提高太陽電池轉換效率的方法之一是利用中間帶隙材料，以實現(xiàn)對太陽光光譜在更大波長范圍內的有效吸收。因此，尋找可以滿足太陽電池使用的中間帶隙材料是學術界研究的熱點問題之一。理論和實驗上都在尋找可以形成多帶隙的材料，其中摻雜黃銅