悬挂键对SiC纳米线光电性能的影响

发布时间：2020-04-17 15:11

【摘要】：碳化硅(SiC)一种具有广阔应用前景的宽带隙半导体材料,其优异的力学、热学、光学和电学特性引起了人们越来越多的关注,如因为其硬度高和耐磨性好,SiC被当做磨料最早被应用到工程中。本文研究的是SiC纳米线,其为一维纳米材料,故存在两个维度尺寸介于1-100nm。与纳米材料相比,SiC纳米线有两个量子局限方向。纳米线除了具有优异的热稳定性、机械性、电子传输和光子传输性、光学性质、光电导和场发射效应等外,还具有表面效应、量子尺寸效应和小尺寸效应等。在本文中我们着重研究表面改性对SiC纳米线及其掺杂SiC纳米线的结构稳定性、电子结构和光电性能的影响,其主要内容如下:首先,对纳米材料、半导体及SiC的发展历史进行了简单描述,并对相应的基本理论和涉及的模拟软件进行了详细的说明。然后,我们用Castep模块构建优化了氢原子钝化前后的SiC纳米线结构,与此同时又对纳米线不同形貌,不同尺寸进行了具体研究。主要通过能带、态密度和光学性质等深入研究了表面悬挂键对纳米线的影响。最后,在上述基础上进行了氮原子和磷原子的掺杂。发现掺杂引起的杂质能级会随悬挂键的存在与否发生变化,进而从电学性质和光学性质分析了杂质能级改变的原因。
【图文】：

异型体,原子排列,同质,原子

前的数字则代表堆积周期中 SiC 原子的密排层数目。如 SiC 最常见的结构有 3C-SiC、4H-SiC 和 6H-SiC，其密堆积方式分别为 ABC、ABAC 和 ABCACB。如图 1-1。图1-1 几种SiC同质异型体的Si原子和C原子排列图(分别为3C-SiC,4H-SiC和6H-SiC)根据制备条件的比较我们可知，2H-SiC 的制备过程需要的生长条件相对苛刻，同时温度的把控极其重要，温度决定着 SiC 的结构，所以人们对 2H-SiC 的研究相对其他结构较少，，但是众所周知 2H-SiC 的带隙最大，这为一些高频领域的器件制备提供了一个较好的选择。2H-SiC 的空间群为 P63mc，对称性为 C6v-4

光束,光波,光线,介质

由电子能级对称分割，即二简并自由电子能级。性质学过程分类体材料中观察到的光学性质可分为多种。最简单的有反射、传播和。图 2-1 指的是光束在光学介质上的入射情况。一些光是从前表面反余的则进入介质并通过它传播。如果其中任何一种光线到达后表面反射，或者它可以被传输到另一侧。因此，透射的光量与前、后表，也与光通过介质的传播方式有关。过光学介质传播时可能发生的现象如图 2-2 所示。会使光波通过介质后传播速度发生改变。速度的降低导致光线在界这种现象可以由斯涅耳折射定律描述，但折射本身并不影响光波的
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN304;TB383.1

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