四元合金GaAsBiN電子和光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、從人們最早發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料開始，半導(dǎo)體就表現(xiàn)出了它獨(dú)特的性質(zhì)。第一代半導(dǎo)體材料Si是CPU制作的主要材料。在當(dāng)今這個(gè)高速發(fā)展的信息時(shí)代，以GaAs為代表的第二代半導(dǎo)體光電材料又開始在光纖通信領(lǐng)域扮演中重要的角色。為了擴(kuò)大半導(dǎo)體材料的應(yīng)用范圍，人們?cè)诎雽?dǎo)體材料中加入各種雜質(zhì)來調(diào)制材料的電子性質(zhì)，這也帶來了半導(dǎo)體材料的制備中的異質(zhì)兼容問題。
　　本文中，針對(duì)半導(dǎo)體所面臨的問題，提出了一種四元合金模型GaAsBiN，通過調(diào)配兩種不同大小的

2、雜質(zhì)原子的比例，使得半導(dǎo)體合金材料晶格常數(shù)能夠與GaAs基底匹配。同時(shí)兩種雜質(zhì)元素的引入，使得可以在保持晶格匹配的條件下，進(jìn)一步地調(diào)節(jié)材料的電子性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。由此發(fā)現(xiàn)這種典型材料在目前廣受關(guān)注的紅外光譜領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　第一章，簡單介紹了半導(dǎo)體材料的背景，包括第一代半導(dǎo)體和第二代半導(dǎo)體的應(yīng)用，半導(dǎo)體摻雜領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)和理論進(jìn)展，以及所遇到的各種問題。并闡述了我們提出的模型所具有的一些優(yōu)勢(shì)。
　　第二章，闡述了密度泛

3、函理論的基本概念，以及存在的一些缺陷和解決辦法，并介紹了本論文研究所使用的計(jì)算模擬軟件。
　　第三章，研究了二元合金的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和電子性質(zhì)，并根據(jù)Vegard定律找到了匹配GaAs晶格常數(shù)的Bi/N摻雜比例。緊接著研究了三元合金GaAsBi電子結(jié)構(gòu)的變化，找到了Bi在GaAs能帶中的作用、位置和作用機(jī)理。
　　第四章，在前文研究的基礎(chǔ)上研究了四元合金GaAsBiN的電子性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。找到了Bi和N在GaAs中所引入的雜質(zhì)態(tài)，