缺陷黃銅礦半導體AⅡB2ⅢC4Ⅵ電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)的理論研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人們對半導體材料的需求越來越多，對其特殊性質(zhì)的應(yīng)用要求也越來越高。三元化合物半導體AⅡB2ⅢC4Ⅵ，由于其具有透光波段寬、發(fā)光性能好、光學強度高和感光性能好等優(yōu)良特性，能夠應(yīng)用在電光器件、光電子器件、太陽能電池和非線性光學設(shè)備等方面，從而引起了人們的廣泛關(guān)注。為了充分的理解和掌握此類半導體的相關(guān)性能，拓寬其應(yīng)用范圍，我們采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理計算方法，依托計算機集群的超強計算能力，對ZnGa2S4、Z

2、nGa2Se4、ZnGa2Te4、CdGa2S4、CdGa2Se4和CdGa2Te4六種晶體的晶格結(jié)構(gòu)、電學以及光學性質(zhì)進行了系統(tǒng)地對比研究，為該類材料的實際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文分為四部分:第一章，簡要介紹半導體材料的發(fā)展、第一性原理計算方法進行材料性質(zhì)研究的優(yōu)勢和半導體材料AⅡB2ⅢC4Ⅳ應(yīng)用價值及前景;第二章，主要介紹本文進行研究相關(guān)的物理基礎(chǔ)及第一性原理計算的理論基礎(chǔ);第三章，系統(tǒng)地研究并分析了所研究材料的晶格結(jié)

3、構(gòu)、電學以及光學性質(zhì)等，其中電學性質(zhì)主要包括對能帶和態(tài)密度的分析，光學性質(zhì)包括對介電函數(shù)、折射率、吸收系數(shù)、反射系數(shù)和損失函教的分析;第四章，對整篇文章的概括和相關(guān)結(jié)論的總結(jié)以及對未來的展望。
　　 通過研究分析，我們得到:ZnGa2S4、ZnGa2Se4、ZnGa2Te4、CdGa2S4、CdGa2Se4和CdGa2Te4六種材料的性質(zhì)較為類似，光學性質(zhì)在中間能量區(qū)域(4eV～10eV)表現(xiàn)出較強的各向異性，在低能區(qū)域(＜4e

4、V)和高能區(qū)域(＞10eV)各向異性不太明顯。ZnGa2S4、ZnGa2Se4和ZnGa2Te4三種材料的折射率曲線在等離子體頻率ωp處有一明顯的拐點，且其反射系數(shù)在ωp處達到最大值，最大值接近1.0，越過最大值后曲線急劇下降，三種材料的強反射峰均處于紫外區(qū)域，可以作為紫外光屏蔽或紫外探測材料:而CdGa2S4、CdGa2Se4和CdGa2Te4三種材料的折射率曲線在(Op處沒有明顯轉(zhuǎn)折，其反射譜曲線都是雙峰結(jié)構(gòu)，且反射系數(shù)最大值都在0