四元合金GaAsBiN電子和光學性質的第一性原理研究.pdf

1、從人們最早發(fā)現半導體材料開始，半導體就表現出了它獨特的性質。第一代半導體材料Si是CPU制作的主要材料。在當今這個高速發(fā)展的信息時代，以GaAs為代表的第二代半導體光電材料又開始在光纖通信領域扮演中重要的角色。為了擴大半導體材料的應用范圍，人們在半導體材料中加入各種雜質來調制材料的電子性質，這也帶來了半導體材料的制備中的異質兼容問題。
　　本文中，針對半導體所面臨的問題，提出了一種四元合金模型GaAsBiN，通過調配兩種不同大小的

2、雜質原子的比例，使得半導體合金材料晶格常數能夠與GaAs基底匹配。同時兩種雜質元素的引入，使得可以在保持晶格匹配的條件下，進一步地調節(jié)材料的電子性質和光學性質。由此發(fā)現這種典型材料在目前廣受關注的紅外光譜領域具有重要的應用價值。
　　第一章，簡單介紹了半導體材料的背景，包括第一代半導體和第二代半導體的應用，半導體摻雜領域的實驗和理論進展，以及所遇到的各種問題。并闡述了我們提出的模型所具有的一些優(yōu)勢。
　　第二章，闡述了密度泛

3、函理論的基本概念，以及存在的一些缺陷和解決辦法，并介紹了本論文研究所使用的計算模擬軟件。
　　第三章，研究了二元合金的結構性質和電子性質，并根據Vegard定律找到了匹配GaAs晶格常數的Bi/N摻雜比例。緊接著研究了三元合金GaAsBi電子結構的變化，找到了Bi在GaAs能帶中的作用、位置和作用機理。
　　第四章，在前文研究的基礎上研究了四元合金GaAsBiN的電子性質和光學性質。找到了Bi和N在GaAs中所引入的雜質態(tài)，