化學(xué)有序AlxGa1-xN合金的電子性能研究.pdf

1、GaN及其化合物AlxGa1-xN、InxGa1-xN等半導(dǎo)體材料被認(rèn)為是最有前途的化合物半導(dǎo)體材料。這些化合物半導(dǎo)體材料具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性以及可調(diào)的發(fā)光波長等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于開發(fā)發(fā)光二極管、激光器和探測器等光電器件。尤其是研究人員越來越關(guān)注于AlxGa1-xN合金材料在紫外和深紫外光電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用?？刂艫lxGa1-xN合金材料中Al的組分以及改善AlxGa1-xN合金材料的晶體質(zhì)量是得到更有效率的紫外光源的基本方法和途

2、徑,這就要求調(diào)制AlxGa1-xN合金材料的帶隙,理論上可以把它的帶隙調(diào)節(jié)在3.44eV到6.28eV的范圍之內(nèi)。只要通過調(diào)節(jié)并選取不同的組分x,來調(diào)節(jié)并達(dá)到需要的物理參量,就可以利用單一體系的材料來制備覆蓋從藍(lán)到深紫外光譜的光電器件以滿足器件需要,因此化學(xué)有序AlxGa1-xN合金就成為了研究熱點(diǎn)問題。隨著軍事和民用應(yīng)用的深入和探測技術(shù)發(fā)展,對(duì)化學(xué)有序AlxGa1-xN材料的很多深刻物理問題的認(rèn)識(shí)已不能局限于在基于經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的理論框架內(nèi)

3、。許多材料機(jī)理乃至器件在工程應(yīng)用環(huán)境中表現(xiàn)的現(xiàn)象需要從全量子理論框架中尋求答案。所以本文采用全量子理論框架中的第一性原理方法研究了化學(xué)有序AlxGa1-xN合金。
　　本文利用基于密度泛函理論的第一性原理方法系統(tǒng)研究了化學(xué)有序結(jié)構(gòu)AlxGa1-xN合金的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和電子性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)隨著組分x的增大,化學(xué)有序結(jié)構(gòu)AlxGa1-xN合金的晶格常數(shù)逐漸減小,而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變強(qiáng)。同時(shí),完美的GaN和AlN都比化學(xué)有序AlxGa1-xN合金結(jié)