Ⅳ族元素氧化物和V摻雜Si-Ge-N中間帶隙材料的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)理論研究.pdf

1、碩士論文指導(dǎo)小組成員導(dǎo)師:指導(dǎo)教師:王松有教授陳良堯教授鄭玉祥教授李晶副教授張榮君副教授摘要論文題目:IV族元素氧化物和V摻雜Si一Ge一N中間帶隙材料的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)理論研究信息科學(xué)與工程學(xué)院光科學(xué)與工程系2衛(wèi)旦ee屆碩士研究生:亞旦坐指導(dǎo)教師:.衛(wèi)鰲魚魚遺摘要本論文利用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法，研究了幾種高性能新型材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)、電子性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)，主要包括以下兩方面的內(nèi)容:一、利用第一性原理對W族二元和三元氧化物結(jié)構(gòu)和

2、相關(guān)性質(zhì)的研究。尋找具有高介電常數(shù)的氧化物一直是半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，其中，過渡金屬氧化物TIOZ、Z心2和HroZ和其三元化合物由于具有高介電常數(shù)受到廣泛關(guān)注。此外，一些氧化物的同分異構(gòu)體也有潛在的高介電常數(shù)的可能性。例如，反A象O結(jié)構(gòu)的高態(tài)密度立方結(jié)構(gòu)的510:具有較高的介電常數(shù)，而這種結(jié)構(gòu)的5102的晶格與單晶硅的Si(100)表面具有良好的兼容性，有可能形成無缺陷的超晶格結(jié)構(gòu)，有良好的應(yīng)用前景。因此，本文在其基礎(chǔ)上引入兩

3、種四族元素Ge和Sn，利用密度泛函理論框架下的第一性原理方法對5102、GeO:和SnOZ，及其三元氧化物Sio.sGeo.SOZ、Sio.SSn。萬O:和Geo萬Sno.SO:的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。首先，優(yōu)化所計(jì)算化合物的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的計(jì)算，獲得并比較了這六種材料介電函數(shù)和吸收譜之間的區(qū)別和聯(lián)系。結(jié)果顯示，三元氧化物具有較高的密度和靜態(tài)介電常數(shù)。隨著元素序數(shù)的變化，化合物的晶格常數(shù)逐漸變大，而禁帶寬度逐漸變小。

4、而且，Sio.SGeo.50:和510:的晶格常數(shù)與單晶硅的si(100)表面非常接近。二、利用基于密度泛函理論和平面波鷹勢法的第一性原理計(jì)算方法研究了V摻雜的SIGeZ從和GesiZN的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。提高太陽電池轉(zhuǎn)換效率的方法之一是利用中間帶隙材料，以實(shí)現(xiàn)對太陽光光譜在更大波長范圍內(nèi)的有效吸收。因此，尋找可以滿足太陽電池使用的中間帶隙材料是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題之一。理論和實(shí)驗(yàn)上都在尋找可以形成多帶隙的材料，其中摻雜黃銅