掺杂GaN和GaN/ZnO界面光电性质的第一性原理研究

发布时间：2021-03-30 04:24

　　本文主要研究掺杂GaN和GaN/ZnO异质界面的光电性质。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过Material Studio模拟软件中的CASTEP模块对模型进行光电性质方面的计算。主要的研究结果如下:本征GaN以纤锌矿为稳定结构而以闪锌矿为亚稳定结构的内在原因是纤锌矿的Ga-N键稳定性要比闪锌矿的强,并且在稳定状态下,纤锌矿的能量值比闪锌矿的更小。此外,在能带结构方面,纤锌矿比闪锌矿的导带向高能方向宽大约10eV,导致纤锌矿的光学响应范围更广。这两种结构晶体的光学特性随光子能量的变化,均可以分为四个能量区域并对这些区域的光学特性进行了详细的讨论,为GaN在光电材料方面的设计和应用提供了理论基础。不同的掺杂原子对GaN的光电性质影响有所不同。本工作中选取Mg、Si、Al和In做为掺杂原子。（1）Mg掺杂给GaN提供受主能级,在价带顶附近形成导电空穴,属于P型半导体,Mg掺杂浓度越大,形成能越大,高质量的P型掺杂GaN越难形成,此外,在低能和高能区域内出现明显的光学响应。（2）掺杂Si后的GaN,费米能级都进入导带,提供电子,形成N型半导体,掺Si的形成能为负,掺Mg的形成能为正,... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 GaN的研究现状
    1.3 本论文的研究内容和意义
第2章 计算原理及计算软件简介
    2.1 第一性原理简介
    2.2 密度泛函理论
    2.3 光学理论基础
        2.3.1 光学常数
        2.3.2 介电常数
    2.4 Material Studio简介
        2.4.1 CASTEP模块
第3章 第一性原理方法研究纤锌矿和闪锌矿结构的GaN
    3.1 引言
    3.2 理论模型和计算方法
    3.3 计算结果与分析
        3.3.1 晶体结构
        3.3.2 能带结构和态密度
        3.3.3 光学性质
    3.4 本章小结
第4章 压强和浓度对Mg、Si掺杂GaN的光电性质影响
    4.1 引言
    4.2 理论模型和计算方法
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 晶体结构
        4.3.2 电子结构
        4.3.3 光学性质
    4.4 Mg-Si共掺杂GaN的光电性质
        4.4.1 晶体结构
        4.4.2 电子结构
        4.4.3 光学性质
    4.5 本章小结
第5章 压强和浓度对Al和In掺杂GaN的光电性质影响
    5.1 引言
    5.2 理论模型和计算方法
    5.3 计算结果与分析
        5.3.1 晶体结构
        5.3.2 电子结构
        5.3.3 光学性质
    5.4 本章小结
第6章 第一性原理方法计算GaN/Zn0光电性质
    6.1 引言
    6.2 理论模型和计算方法
    6.3 结果和讨论
        6.3.1 晶体结构
        6.3.2 电子结构
        6.3.3 光学性质
    6.4 本章小结
第7章 全文总结及展望
    7.1 本文主要研究工作
    7.2 本课题存在的问题及今后研究的设想
参考文献
致谢



本文编号：3108854