Au/Bi掺杂碲镉汞材料的第一性原理研究

发布时间：2022-01-16 15:11

　　近年来,随着碲镉汞红外焦平面技术的不断发展,其结构和光电特性引起了人们的广泛关注。但是,器件的探测精度仍然受到材料的电学性能、面积和均匀性等参数的限制。碲镉汞具有本征载流子浓度低、表面态密度低、光学吸收系数大等优点,是一种重要且常见的红外探测器材料。碲镉汞n型掺杂可以很容易的通过In原位取代Hg获得,并能获得很高载流子浓度。但是,目前可控的碲镉汞p型掺杂仍然是碲镉汞探测器技术发展的瓶颈。Au在碲镉汞材料中扩散系数较低,表现出良好的稳定性,并且Au杂质在碲镉汞的价带顶端形成杂质能级,Au充当受主,因此,Au是一种有效的p型掺杂剂。Cd的组分x对碲镉汞材料的电子结构和电学性质具有重要的影响。但是Au掺杂碲镉汞材料的成键机制、电学性质与Cd的组分x之间的关系仍未得到深入的研究。V族元素Bi,在碲镉汞中表现出两性的掺杂特性,即取代阳离子时为n型掺杂,取代阴离子时为p型掺杂。因此采用第一性原理计算的方法研究Bi在碲镉汞材料中的掺杂效应非常必要。本文采用基于密度泛函的第一性原理计算方法,采用先进的杂化泛函方法,对Hg1-xCdxTe、Au掺杂Hg1-xCdxTe （x=0.25, x=0.5, x... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 红外探测材料简介
    1.2 HgCdTe材料的相关内容
        1.2.1 HgCdTe材料概述
        1.2.2 碲镉汞材料的制备
        1.2.3 碲镉汞材料的应用
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 分子模拟技术
    2.1 引言
    2.2 分子模拟技术的常见方法
        2.2.1 Monte Carlo方法(MC)
        2.2.2 分子动力学方法(MD)
        2.2.3 分子力学方法(MM)
        2.2.4 量子力学方法(QM)
        2.2.5 介观模拟方法(Mesoscale Simulation)
    2.3 第一性原理计算理论
        2.3.1 第一性原理计算
        2.3.2 薛定谔方程
        2.3.3 密度泛函理论(DFT)
            2.3.3.1 Hohenberg-Kohn定理
            2.3.3.2 Kohn-Sham方程
            2.3.3.3 交换关联能的近似方法
    2.4 VASP(Vienna Ab-inito Simulation Package)软件包
        2.4.1 赝势
        2.4.2 VASP的使用
第三章 Au掺杂碲镉汞材料的第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 计算方法和模型
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 原子弛豫
        3.3.2 成键机制
        3.3.3 电学性质
    3.4 本章小结
第四章 Bi掺杂Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te的第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 Bi掺杂Hg_(0.75)Cd_(0.25)Te的结构弛豫分析
        4.3.2 成键机制
        4.3.3 电学性质
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 论文完成的工作
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况
学位论文评阅及答辩情况隶表


【参考文献】：
期刊论文
[1]AsHg与VHg在碲镉汞中掺杂行为第一性原理研究[J]. 黄燕,王子言,段鹤,陈效双,孙立忠,陆卫.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(04)
[2]CdTe和HgTe电子结构的紧束缚模型计算[J]. 廖云龙,赵纪军.  原子与分子物理学报. 2010(04)
[3]红外探测技术在军事上的应用[J]. 王力民,张蕊,林一楠,徐世录.  红外与激光工程. 2008(S2)
[4]近距离升华沉积CdTe掺Cd薄膜的微结构和电学、光学特性[J]. 李茜,郑毓峰,周向玲,孙言飞,简基康.  物理学报. 2008(06)
[5]红外成像寻的用红外探测器现状和发展趋势[J]. 蔡毅,胡旭.  红外与激光工程. 2006(01)
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[7]量子力学若干基本问题研究的新进展[J]. 孙昌璞.  物理. 2001(05)
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本文编号：3592909