损伤态Ga x Al 1-x As/GaAs半导体超晶格稳定性和电子结构的从头算研究

发布时间：2023-05-07 05:45

　　半导体超晶格材料由于其特殊结构而展现出许多新的物理性质,如负阻效应和量子霍尔效应等,因而广泛应用于武器及航天航空等领域。在其应用时材料会暴露在中子、γ等强辐射环境中,结果导致大量缺陷产生和聚集,从而使得材料的电学性能下降甚至丧失。如何增强其电学和抗辐照性能,对确保电子器件在辐射环境中正常有效地工作至关重要。本论文通过比较理想态和缺陷态GaAlAs/GaAs半导体超晶格的电子结构,确定了GaAlAs/GaAs半导体超晶格的内在结构变化对于其电学性质的影响。本论文的研究结果将有利于提高电子材料的电学和抗辐照性能,可以为新型电子材料的研发提供理论支撑,具有重要的科学研究价值和一定的工程应用参考价值。首先,我们使用密度泛函理论研究了体相三元混合物GaAlAs和不同周期GaAlAs/GaAs半导体超晶格的电子结构。优化了不同周期(Ga_xAl_1-xAs)_n/(GaAs)_m(m,n=1⁵,x=0.25,0.5和0.75)超晶格的几何结构,并计算了其电子结构和载流子输运性质。结果表明,当超晶格...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 半导体材料简介
    1.2 半导体超晶格材料简介
    1.3 半导体超晶格材料的辐照效应研究
    1.4 本工作的研究意义
    1.5 本论文的主要研究内容
第二章 理论研究基础和计算方法
    2.1 多粒子体系
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 概述
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理和Kohn-Sham方程
        2.2.3 交换关联能
        2.2.4 赝势
    2.3 VASP计算软件介绍
    2.4 本章小结
第三章 Ga AlAs/GaAs半导体超晶格的电子结构及电子输运性质
    3.1 引言
    3.2 计算细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 体相 GaAlAs 的几何结构和带隙宽度
        3.3.2 Ga AlAs/GaAs半导体超晶格的几何结构参数和电子结构
        3.3.3 Ga AlAs/GaAs半导体超晶格的电子输运性质
            3.3.3.1 有效质量的计算方法
            3.3.3.2 电子的有效质量
            3.3.3.3 半导体超晶格中的电子的迁移率
    3.4 本章小结
第四章 点缺陷对于GaAlAs/GaAs半导体超晶格电学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 计算细节
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Ga_0.5Al_0.5As/GaAs超晶格中各类型点缺陷的稳定性
        4.3.2 Ga_0.5Al_0.5As/GaAs超晶格中各类型点缺陷的几何结构
        4.3.3 Ga_0.5Al_0.5As/GaAs超晶格中各类型点缺陷的态密度
        4.3.4 Ga_0.5Al_0.5As/GaAs超晶格中各类型点缺陷的能带结构
        4.3.5 缺陷态超晶格中电子的有效质量和迁移率
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献



本文编号：3810398