GaN和ScVO 4 中点缺陷发光机制的研究
发布时间：2022-02-08 14:55
从第一个晶体管的发明、到大规模集成电路以及各种电子器件的广泛应用,半导体在日常生产、生活中发挥着越来越重要的作用。在半导体的制备过程中,半导体本身或者引入某些种类的杂质元素会形成点缺陷。不同类型的点缺陷对基质材料的光、电学性质有着各种不同的影响,并成为可能的发光中心。随着计算方法的发展,第一性原理计算对半导体中点缺陷电子结构的描述越来越准确。半导体中深杂质能级有关的辐射、非辐射复合计算方法也日趋成熟。但是,实验观测到的点缺陷相关发光的波长、强度等物理量和复杂的载流子动力学过程相关,仅对点缺陷单一性质的计算无法揭示实验现象背后的微观物理机制。鉴于此,我们基于第一性原理计算发展了相关计算方法,通过考虑半导体中各辐射、非辐射复合通道之间的相互竞争,实现在不采用参数拟合的情况下,对点缺陷相关发光的量子效率以及发光的完整时间分辨光致发光光谱（TRPL）进行模拟。红色荧光粉ScVO4:Bi在白光照明中有着潜在应用;氮化镓（GaN）是制备蓝色发光二极管（light-emitting diode）的核心材料,在发光领域起着至关重要的作用。针对这两种材料中的点缺陷发光现象,本课题具...
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
荧光粉转换法制备白光LED方案
晶体可以看成是由大量原子组成的凝聚体。如果有两个原子，当这两个原子相距很远时，原子之间没有力的作用，此时就如同两个孤立的原子，原子的能级如图 1-2（a）所示[12]。当两个原子相互靠近时，每一个二重简并的能级都将分裂成两个接近的能级，两个原子靠的越近，则分裂的越厉害。当考虑有 8 个原子相互靠近，形成凝聚体时，如图 1-2（b）所示，每个能级将会分裂成 8 个相距很近的能级。由于宏观的晶体中原子数目是一个非常巨大的值（1022~1023/cm3），因此体系中分裂出来的能级将非常密集。相邻能级的能量如此的接近，以至于它们可以被认为是在能量上连续的带，称为能带。在能量上准连续的、允许被电子占据的部分称为允许带。半导体材料的允许带之间一般会隔着一个禁带，禁带的大小通常称为带隙。禁带以下的部分一般称为价带，禁带以上的部分一般称为导带。在 0 K 下，半导体的价带是被全部占据的，导带是全空的。所谓的宽禁带半导体，一般是指带隙值在 2.3 eV 及以上的半导体。典型的宽禁带半导体有氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、碳化硅（SiC）、金刚石等。
图 1-3 半导体中的（a）浅施主能级和（b）浅受主能级示意图[12]。1.1.2 半导体中非平衡载流子的复合半导体中位于价带中的电子在受到大于带隙的能量激发后会跃迁到导带，并且在价带中留下空穴，此时载流子处于非平衡状态。在一系列微观过程的作用下，非平衡态将会向平衡态过度，从而导致非平衡载流子的复合。非平衡载流子的复合主要分为直接复合和间接复合。如图 1-4 所示，直接复合是指位于导带中的电子直接和位于价带中的空穴复合，从统计学来讲，我们通常定义单位时间、单位体积内复合掉的电子-空穴对数为复合率，具体表示形式为[12]：R=Cnp （1-1其中复合率与导带中的电子浓度 n 和价带中的空穴浓度 p 有关，上式中的 C 为导带中的电子和价带中的空穴的复合几率。通常情况下，都会存在载流子复合的逆过程，如位于
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fabrication of extremely thermal-stable Ga N template on Mo substrate using double bonding and step annealing process[J]. 汪青,刘扬,孙永健,童玉珍,张国义. Journal of Semiconductors. 2016(08)
本文编号：3615267
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
荧光粉转换法制备白光LED方案
晶体可以看成是由大量原子组成的凝聚体。如果有两个原子，当这两个原子相距很远时，原子之间没有力的作用，此时就如同两个孤立的原子，原子的能级如图 1-2（a）所示[12]。当两个原子相互靠近时，每一个二重简并的能级都将分裂成两个接近的能级，两个原子靠的越近，则分裂的越厉害。当考虑有 8 个原子相互靠近，形成凝聚体时，如图 1-2（b）所示，每个能级将会分裂成 8 个相距很近的能级。由于宏观的晶体中原子数目是一个非常巨大的值（1022~1023/cm3），因此体系中分裂出来的能级将非常密集。相邻能级的能量如此的接近，以至于它们可以被认为是在能量上连续的带，称为能带。在能量上准连续的、允许被电子占据的部分称为允许带。半导体材料的允许带之间一般会隔着一个禁带，禁带的大小通常称为带隙。禁带以下的部分一般称为价带，禁带以上的部分一般称为导带。在 0 K 下，半导体的价带是被全部占据的，导带是全空的。所谓的宽禁带半导体，一般是指带隙值在 2.3 eV 及以上的半导体。典型的宽禁带半导体有氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、碳化硅（SiC）、金刚石等。
图 1-3 半导体中的（a）浅施主能级和（b）浅受主能级示意图[12]。1.1.2 半导体中非平衡载流子的复合半导体中位于价带中的电子在受到大于带隙的能量激发后会跃迁到导带，并且在价带中留下空穴，此时载流子处于非平衡状态。在一系列微观过程的作用下，非平衡态将会向平衡态过度，从而导致非平衡载流子的复合。非平衡载流子的复合主要分为直接复合和间接复合。如图 1-4 所示，直接复合是指位于导带中的电子直接和位于价带中的空穴复合，从统计学来讲，我们通常定义单位时间、单位体积内复合掉的电子-空穴对数为复合率，具体表示形式为[12]：R=Cnp （1-1其中复合率与导带中的电子浓度 n 和价带中的空穴浓度 p 有关，上式中的 C 为导带中的电子和价带中的空穴的复合几率。通常情况下，都会存在载流子复合的逆过程，如位于
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fabrication of extremely thermal-stable Ga N template on Mo substrate using double bonding and step annealing process[J]. 汪青,刘扬,孙永健,童玉珍,张国义. Journal of Semiconductors. 2016(08)
本文编号：3615267
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