摻雜N對(duì)GaAs電子、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)影響第一性原理研究.pdf

1、自從1947年,貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的第一只晶體管開(kāi)始,半導(dǎo)體材料的研究與生產(chǎn)都進(jìn)入了快速增長(zhǎng)的時(shí)期，半導(dǎo)體材料以高性能、高穩(wěn)定的芯片特點(diǎn)，使得它們一直具有核心的競(jìng)爭(zhēng)力，并且在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出了一些獨(dú)特的性質(zhì)。特別是在20世紀(jì)90年代以來(lái)，作為當(dāng)時(shí)信息時(shí)代發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，第一代半導(dǎo)體材料Si是用來(lái)制作計(jì)算機(jī)CPU的主要材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,太陽(yáng)能電池與白光照明等的各種需求的不斷增加，促進(jìn)了人們對(duì)短波長(zhǎng)全光譜材料的迫切的研究

2、熱情，第二代半導(dǎo)體GaAs的發(fā)展已經(jīng)成為最受人們關(guān)注的新型材料的代表。最常見(jiàn)的非傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料有GaAsN，但是在實(shí)際研究中還是有許多的問(wèn)題，對(duì)它的理論解釋還不是很清楚。
　　本文，針對(duì)半導(dǎo)體GaAs1-xNx所面臨的問(wèn)題，通過(guò)HSE06泛函的方法對(duì)GaAs1-xNx在理論上的研究做一個(gè)更清晰的解釋。而且在研究中也發(fā)現(xiàn)GaAs1-xNx這種新型材料在目前紅外光譜領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　第一章，簡(jiǎn)單介紹了半導(dǎo)體材料起源及

3、半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，包括對(duì)第一代半導(dǎo)體及第二代半導(dǎo)體的介紹和在產(chǎn)業(yè)中的相關(guān)應(yīng)用，并且談?wù)摿说诙雽?dǎo)體摻雜領(lǐng)域的研究進(jìn)展，以及在研究過(guò)程中由于實(shí)驗(yàn)和理論的限制所遇到的各種問(wèn)題。
　　第二章，對(duì)第一性原理涉及的基本理論進(jìn)行了闡述，并且談?wù)摿吮疚乃婕暗降睦碚撃Ｐ偷慕⒑退玫囊恍┛蒲熊浖皡?shù)設(shè)置。
　　第三章，研究了二元合金GaAs的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和電子性質(zhì)。通過(guò)對(duì)比晶格常數(shù)，初步論證了HSE06泛涵的精確性。
　　第四章，

4、在前文研究的基礎(chǔ)上研究了Ga32As31NAs的電子性質(zhì)。并且找到了N在GaAs中所引入的雜質(zhì)態(tài)，并在總結(jié)了以前研究學(xué)者對(duì)Ga32As31NAs的帶隙減少的原因做出解釋的基礎(chǔ)上進(jìn)一步給出了明確的解釋。
　　第五章，在弄清楚Ga32As31NAs的問(wèn)題的基礎(chǔ)上研究了Ga32As31(N2)As的電子性質(zhì)以及磁性。對(duì)Ga32As31(N2)As造成帶隙減少的原因做出了解釋。并且在Ga32As31(N2)As中發(fā)現(xiàn)了磁性，解釋了磁性來(lái)源

5、問(wèn)題以及可以觀察到磁性的條件。
　　第六章，對(duì)GaAs, Ga32As31NAs,Ga32As31(N2)As三種材料的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比研究，通過(guò)對(duì)比GaAs與Ga32As31NAs,Ga32As31(N2)As光學(xué)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)了摻雜后的Ga32As31NAs合金吸收譜發(fā)生了紅移，而Ga32As31(N2)As吸收譜的變化不是很明顯。
　　第七章，總結(jié)全文。解釋了摻雜后的Ga32As31NAs及Ga32As31(N2)As的