信息材料GaN凝固過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變.pdf

1、以氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料由于其優(yōu)越的材料特性十分適合應(yīng)用于微波/毫米波大功率器件，其優(yōu)良的特性有大的禁帶寬度、高擊穿場強(qiáng)、高電子漂移速度和高發(fā)光效率等。
　　本文采用分子動(dòng)力學(xué)的方法模擬了液態(tài) GaN在不同冷速和壓強(qiáng)下凝固過程，通過徑向分布函數(shù)、鍵角分布函數(shù)和Voronoi多面體指數(shù)法來表征系統(tǒng)中的微觀結(jié)構(gòu)，而團(tuán)簇結(jié)構(gòu)演變則可通過可視化法直觀地表示出來。
　　首先，以1×1013K/s的冷速快速凝固GaN，

2、通過對徑向分布函數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，但存在部分晶體團(tuán)簇，系統(tǒng)約在2773K至2973K時(shí)發(fā)生凝固。系統(tǒng)降至200K時(shí)，（4000）多面體結(jié)構(gòu)約占系統(tǒng)全部多面體結(jié)構(gòu)的90％。通過可視化分析團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的形成和演變，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中成為GaN晶體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的基本組成單元是由（4000）相連構(gòu)成的六環(huán)結(jié)構(gòu)。在2500K時(shí)，系統(tǒng)中產(chǎn)生了相對穩(wěn)定的晶體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。
　　其次，分析液態(tài)GaN在1×1011K/s、1×1012K/s、1×101

3、3K/s和1×1014K/s四個(gè)不同冷速條件下的凝固過程后得出結(jié)論：在高于1×1013K/s冷速條件下，系統(tǒng)形成以（4000）為主的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。在低于1×1012K/s冷速條件下，系統(tǒng)形成晶態(tài)結(jié)構(gòu)。在冷速為1×1011K/s條件下，系統(tǒng)最終形成了多晶體。冷速越低，其中/短程序有序度增大。
　　接著，系統(tǒng)模擬了不同壓強(qiáng)下液態(tài) GaN的凝固過程，通過對模擬結(jié)果進(jìn)行分析，得出結(jié)論：1×1012K/s冷速條件下，當(dāng)壓強(qiáng)為50GPa時(shí)，系統(tǒng)