摻雜N對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,貝爾實驗室發(fā)明的第一只晶體管開始,半導(dǎo)體材料的研究與生產(chǎn)都進入了快速增長的時期，半導(dǎo)體材料以高性能、高穩(wěn)定的芯片特點，使得它們一直具有核心的競爭力，并且在實際的應(yīng)用過程中表現(xiàn)出了一些獨特的性質(zhì)。特別是在20世紀(jì)90年代以來，作為當(dāng)時信息時代發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)，第一代半導(dǎo)體材料Si是用來制作計算機CPU的主要材料。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,太陽能電池與白光照明等的各種需求的不斷增加，促進了人們對短波長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。最常見的非傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料有GaAsN，但是在實際研究中還是有許多的問題，對它的理論解釋還不是很清楚。
　　本文，針對半導(dǎo)體GaAs1-xNx所面臨的問題，通過HSE06泛函的方法對GaAs1-xNx在理論上的研究做一個更清晰的解釋。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)用價值。
　　第一章，簡單介紹了半導(dǎo)體材料起源及

3、半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展趨勢，包括對第一代半導(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)域的研究進展，以及在研究過程中由于實驗和理論的限制所遇到的各種問題。
　　第二章，對第一性原理涉及的基本理論進行了闡述，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)。通過對比晶格常數(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Ga32As31NAs的帶隙減少的原因做出解釋的基礎(chǔ)上進一步給出了明確的解釋。
　　第五章，在弄清楚Ga32As31NAs的問題的基礎(chǔ)上研究了Ga32As31(N2)As的電子性質(zhì)以及磁性。對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，解釋了磁性來源

5、問題以及可以觀察到磁性的條件。
　　第六章，對GaAs, Ga32As31NAs,Ga32As31(N2)As三種材料的光學(xué)性質(zhì)進行了對比研究，通過對比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