砷化鎵Ga2Asn-(n=1～9)離子團簇及其缺陷結(jié)構(gòu)特性的研究.pdf

1、砷化鎵(Gallium Arsenide，GaAs)作為第二代化合物半導(dǎo)體材料，擁有直接寬帶隙雙能谷的能帶結(jié)構(gòu)特性，并且憑借其優(yōu)越的光電特性在光電子學(xué)和微電子學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用。非摻雜半絕緣砷化鎵(SI-GaAs)材料中的深能級缺陷直接影響著材料與器件的光電性能，深入研究砷化鎵團簇缺陷的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對半絕緣砷化鎵材料的光電特性，以及砷化鎵材料的應(yīng)用和制備有著重要的意義。
　　本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，利

2、用VASP軟件對Ga2Asn-(n=1～9)陰離子團簇的幾何結(jié)構(gòu)和振動頻率進行了計算，并與Gaussian軟件計算的結(jié)果進行了對比，分析了團簇基態(tài)結(jié)構(gòu)的特點及其穩(wěn)定性規(guī)律，根據(jù)團簇結(jié)構(gòu)和特性，構(gòu)建了Ga2As°團簇缺陷的結(jié)構(gòu)模型，利用VASP軟件計算分析了這些缺陷的特點及其對半絕緣砷化鎵材料特性的影響。得到以下結(jié)果：
　　1利用VASP軟件計算了Ga2As-(n=1～9)離子團簇的結(jié)構(gòu)，與Gaussian軟件的計/算結(jié)果相比，總能

3、增人，結(jié)合能增大，鍵長略變長，但團簇基態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)型基本一致，穩(wěn)定性規(guī)律差異也不大，呈奇偶交替變化規(guī)律，團簇振動頻率均在THz頻段?？梢钥闯?，VASP軟件和Gaussian軟件的團簇計算結(jié)果可以為構(gòu)建分析砷化鎵晶體團簇缺陷微觀構(gòu)型提供依據(jù)。
　　2構(gòu)建并計算了富砷條件下Ga2As-團簇缺陷VGaVAsVGa-模型，對比分析了缺陷位置及組合缺陷形式對材料特性的影響，結(jié)果表明，材料內(nèi)部和表面缺陷及組合缺陷的最低施主缺陷能級均位于導(dǎo)帶底以下

4、O.82eV附近，接近于砷化鎵EL2缺陷能級的實驗值(Ec-O.82eV)。VGaVAsVGa-模型是砷化鎵EL2深能級缺陷的一種可能的微觀結(jié)構(gòu)；缺陷位置及組合缺陷形式對材料的能帶結(jié)構(gòu)和總電子態(tài)密度有一定的影響。
　　3構(gòu)建并計算了富砷條件下Ga2As-團簇缺陷GaAsAsGaVa-模型，對比分析了缺陷位置及組合缺陷形式對材料特性的影響，結(jié)果顯示，缺陷在砷化鎵禁帶中產(chǎn)生了多條施主能級和受主能級，大多數(shù)為EL深能級，缺陷位置及組合缺

5、陷形式對材料能帶結(jié)構(gòu)和總電子態(tài)密度都有一定的影響。
　　4構(gòu)建并計算了富鎵條件下Ga2As-團簇缺陷GaAsAsGaGaAs-、VGaVAsGaAa-、GaAsAsGsGai-和VGaVAsGai-模型，對比分析了缺陷位置及組合缺陷形式對材料特性的影響，結(jié)果表明，這些缺陷均在砷化鎵禁帶中產(chǎn)生了多條施主能級和受主能級，導(dǎo)致布里淵區(qū)中心Γ點處的直接帶隙寬度減小，導(dǎo)帶底部的電子陷阱數(shù)量增加，提高了載流子的躍遷和復(fù)合率，直接影響了砷化鎵材