掺杂调制Ga 2 O 3 的电子结构与物性研究

发布时间：2023-03-10 20:55

　　宽禁带半导体具有高效的光电转化能力、优良的高频功率特性、高温性能稳定和低能量损耗等优势,成为支撑信息、能源、交通、先进制造、国防等领域发展的重点新材料。Ga203是一种极具潜在应用前景的宽带隙半导体,其出色的材料特性包括极宽的带隙(Eg～4.9 eV)和高击穿电场(8 MV/cm),使它特别适用于太阳能盲光电探测器(SBPD)和高功率场效应晶体管(FET)。本论文依托课题组承担的国家自然科学基金(批准号:11547039,61675032),主要开展了以下几个方面研究工作:1)二维β-Ga203基本物理性质研究。基于准粒子近似+随机相位近似(GW+RPA)和准粒子近似+双粒子格林函数运动方程(GW+BSE)两种方法研究了二维β-Ga203的几何结构、电子结构、光学性质以及激子特性。几何优化的结果显示二维β-Ga203的晶体结构发生了畸变,晶体的对称性下降,并且影响到了它们的电子结构。二维β-Ga203的激子效应非常明显,主导了它们的光学性质。2)H-β-Ga203基本物理性质研究。基于GW+RPA和GW+BSE两种方法研究了H钝化对二维β-Ga203的调控效应,精确地得到了激子束缚能、...

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 宽禁带半导体材料的研究背景与发展趋势
    1.2 氧化镓材料概述
        1.2.1 几何结构
        1.2.2 基本物理性质
    1.3 氧化镓材料性质研究概述
        1.3.1 几何结构与掺杂位置
        1.3.2 电子性质
        1.3.3 光学性质
        1.3.4 磁学性质
    1.4 氧化镓材料应用研究概述
        1.4.1 太阳能盲UV光电探测器
        1.4.2 β-Ga₂O₃功率器件的应用
    1.5 研究进展总结及有待解决的问题
    1.6 本论文结构安排
    参考文献
第二章 理论基础与计算方法
    2.1 引言
    2.2 材料计算的发展与应用前景
    2.3 第一性原理与密度泛函理论
        2.3.1 Thomas-Femi模型
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-Sham方程
        2.3.4 交换关联泛函
        2.3.5 赝势
    2.4 多体微扰理论(MBPT)
        2.4.1 GW近似
        2.4.2 Bethe-Salpeter方程(BSE)和光学吸收
    2.5 计算方法与程序
    参考文献
第三章 二维β-Ga₂O₃基本物理性质研究
    3.1 引言
    3.2 理论模型与计算方法
    3.3 二维β-Ga₂O₃的几何结构研究
    3.4 二维β-Ga₂O₃的电子结构研究
    3.5 二维β-Ga₂O₃的光学性质及激子效应研究
        3.5.1 单层二维β-Ga₂O₃的光学性质及激子效应
        3.5.2 双层及三层二维β-Ga₂O₃的光学性质及激子效应
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 H-β-Ga₂O₃的光学性质及激子效应研究
    4.1 引言
    4.2 理论模型与计算方法
    4.3 H-β-Ga₂O₃的电子结构研究
        4.3.1 H-β-Ga₂O₃几何结构研究
        4.3.2 H-β-Ga₂O₃电子结构研究
    4.4 H-β-Ga₂O₃的光学性质及激子效应研究
        4.4.1 单层H-β-Ga₂O₃的光学性质及激子效应研究
        4.4.2 双层及三层H-β-Ga₂O₃的光学性质及激子效应研究
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 掺杂Si的β-Ga₂O₃体材料基本物理性质研究
    5.1 引言
    5.2 理论模型与计算方法
    5.3 体相β-Ga₂O₃的物理性质研究
        5.3.1 几何结构
        5.3.2 电子结构
        5.3.3 光学性质
    5.4 掺杂Si的块体β-Ga₂O₃的物理性质研究
        5.4.1 几何结构
        5.4.2 电子结构
        5.4.3 光学性质
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 未来工作展望
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文



本文编号：3758552