砷化物半導(dǎo)體熱力學(xué)性質(zhì)的第一原理計(jì)算.pdf

1、在Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體中，Ⅲ族-砷化物半導(dǎo)體XAs(X=Al、Ga和In)具有良好的熱力學(xué)性質(zhì)、機(jī)械性能和優(yōu)異的半導(dǎo)體特性，因此它們在制備異構(gòu)體以及在可見光波長范圍內(nèi)的諧振裝置和在高頻變化范圍內(nèi)光電裝置等方面引起了科技人員廣泛的關(guān)注。而AlAs是XAs中具有極好的物理性能的化合物之一，它不僅是重要的電子和光電子材料，而且是制作異質(zhì)結(jié)構(gòu)、超晶格的重要組成部分。本文采用第一原理計(jì)算方法對Ⅲ族-砷化物半導(dǎo)體XAs的熱力學(xué)性質(zhì)以及晶格動力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了

2、系統(tǒng)的計(jì)算研究。
　　 首先，本文通過運(yùn)用第一原理計(jì)算XAs的電子態(tài)密度、能帶結(jié)構(gòu)、介電函數(shù)曲線和聲子散射曲線，從而得到XAs體系的介電函數(shù)虛部曲線ε2(ω)與能帶圖的能級躍遷的關(guān)系。研究表明：間接帶隙半導(dǎo)體AlAs的介電函數(shù)虛部曲線的主峰對應(yīng)于躍遷Γc15-Γv15；而直接帶隙半導(dǎo)體GaAs和InAs的介電函數(shù)虛部曲線的主峰對應(yīng)于躍遷Xc1-Xv5。
　　 其次，本文通過第一原理方法對AlAs由B3結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成B8結(jié)構(gòu)的

3、相變壓強(qiáng)及相變路徑進(jìn)行了研究，分析討論了AlAs的這兩種結(jié)構(gòu)的能帶結(jié)構(gòu)、彈性常數(shù)、介電函數(shù)曲線和聲子譜隨壓強(qiáng)的變化關(guān)系。研究表明：隨著壓強(qiáng)的增加，AlAs的B3結(jié)構(gòu)的彈性常數(shù)、體積模量、玻恩有效電荷、能帶帶隙以及介電函數(shù)虛部曲線主峰位置和AlAs的B8結(jié)構(gòu)的彈性常數(shù)、體積模量、剪切模量、楊氏模量等，均隨壓強(qiáng)的變化而呈線性變化。
　　 最后，本文還計(jì)算了AlAs的六種本征缺陷的電子性質(zhì)，從而得出：AlAs的本征缺陷中，AsAl的形