二维砷化镓及其异质结材料特性的第一性原理研究

发布时间：2024-05-17 01:29

　　低维半导体材料结构特殊、性质优异,有望制备出多功能、多用途的新器件,实现多功能、智能化、小型化和柔性可穿戴以及绿色环保,来满足科技发展新需求,因此得到科研工作者的青睐。GaAs材料因其优异的光电性能备受关注,科研工作者通过掺杂对GaAs材料改性,以及将GaAs材料与其它材料横向或者纵向组合为异质结,得到多种用途和功能的异质结器件。本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理(First-Principles)计算方法,结合低维体系材料特性,计算分析了二维GaAs本征和掺杂材料以及二维GaAs/InAs异质结构材料的光电特性,得到以下结果:(1)选择闪锌矿结构GaAs[110]、[110]、[101]晶向为切面,构建二维GaAs结构模型,计算分析了材料的光电特性,并与三维闪锌矿GaAs材料进行了比较。结果表明,三种二维结构材料的光电特性差异不大,禁带宽度为1.41 eV,与三维GaAs材料差异不大,但带隙类型变为间接带隙;光学性质与三维材料相比,介电常数实部和虚部的峰值减小;吸收系数增大,对光的吸收增强,反射谱发生红移,反射的能量区域变窄;透射率最小值为81%,表明这三种二维砷化镓材料...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1闪锌矿GaAs基本性质和参数

西安理工大学硕士学位论文2图1-1闪锌矿GaAs基本性质和参数Fig.1-1BasicpropertiesandparametersofsphaleriteGaAs.1.3研究进展与现状基于硅材料研制的集成电路和晶体管，使得电子器件快速发展，与此同时砷化镓材料以其优异的光电特性备....

图3-2(a)、(b)、(c)是沿闪锌矿GaAs[110]、[110]、[101]晶向切面构建的二维GaAs能带结构

西安理工大学硕士学位论文103.2能带结构图3-2所示（a）、（b）和（c）分别为选择闪锌矿结构GaAs[101]、[011]、[101]晶向为切面，构建的二维GaAs材料的能带结构。从图3-2中可以得到它们的禁带宽度分别为1.41eV、1.40eV和1.41eV，与三维闪锌矿G....

图3-3沿闪锌矿GaAs[110]晶向为切面构建二维GaAs的总电子态密度(a)和分波电子态密度(a1)、(a2)

二维本征GaAs的材料特性11态密度。从图3-3能够看出来，价带中在-11.31eV~-9.82eV区域内，主要贡献来自As-4s态电子，在-9.96eV处达到峰值为48.98，和较少的Ga-4s态电子的贡献；在-5.88eV~-3.50eV区域内，主要由Ga-4s态电子在-4.....

图3-4沿闪锌矿GaAs[110]晶向为切面构建二维GaAs的总电子态密度(b)和分波电子态密度(b1)、(b2)

西安理工大学硕士学位论文12图3-4是选择闪锌矿GaAs[011]晶向为切面构建的二维GaAs材料的电子态密度。图（b）为总电子态密度，图（b1）为Ga元素的分波电子态密度和图（b2）为As元素的分波电子态密度。从图3-4能够看出来，价带中在-11.31eV~-9.82eV区域内....

本文编号：3975186