Cd∶O共摻雜AIN的電子結(jié)構(gòu)和p型特性研究.pdf

1、纖鋅礦A1N是近年來(lái)深受人們關(guān)注的直接寬禁帶半導(dǎo)體材料，它在Ⅲ-Ⅴ族氮化物中擁有最寬的禁帶寬度（6.2eV），適于做紫外發(fā)光及探測(cè)器件.A1N材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能、高熱導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性，使其在高溫大功率光電器件方面將有廣闊的應(yīng)用空間.而A1N的p型摻雜一直制約其發(fā)展，這主要是由于A1N的p型摻雜很難克服受主摻雜劑溶解有限、高受主激活能以及摻雜劑與本征施主缺陷的補(bǔ)償效應(yīng)等問(wèn)題.
　　 共摻雜理論自Reiss等人提出后，在克服寬禁帶

2、半導(dǎo)體的p型摻雜困難上引起了廣泛關(guān)注，共摻雜法一般將p型摻雜劑（A）結(jié)合少量的n型雜質(zhì)（D）做為共摻質(zhì)（DA），在體相半導(dǎo)體中形成A-DA，A2-DA，A3-DA等復(fù)合體，這些復(fù)合體的存在通常能夠提高受主雜質(zhì)的固溶度，降低高受主激活能，對(duì)提高空穴濃度有重要意義。
　　 為研究Cd：O共摻雜鉛鋅礦A1N的電子結(jié)構(gòu)和p型特性，進(jìn)而揭示導(dǎo)致鉛鋅礦A1N空穴濃度增加的機(jī)理，本文采用基于密度泛函理論（DFT）的總體能量平面波超軟贗勢(shì)方法，

3、結(jié)合廣義梯度近似（GGA），對(duì)純凈A1N、Cd摻雜A1N以及Cd：O共摻雜A1N的32原子超原胞體系進(jìn)行了幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化，計(jì)算了Cd：O共摻雜A1N體系的能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度、差分電荷密度、結(jié)合能、激活能等，并對(duì)此做了詳細(xì)的分析。計(jì)算工作大部分由MaterialsStudio軟件中的CASTEP程序完成。主要研究?jī)?nèi)容及其結(jié)果如下：
　　 （1）對(duì)理想A1N模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將優(yōu)化后的晶格參數(shù)與實(shí)驗(yàn)值比較，發(fā)現(xiàn)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值誤差不超

4、過(guò)1.7％，表明計(jì)算精度高，理論模型可靠。
　　 （2）通過(guò)計(jì)算Cdn-O（n=1，2，3，4）復(fù)合體摻雜A1N的結(jié)合能，發(fā)現(xiàn)Cd：O在鉛鋅礦A1N中可以穩(wěn)定存在，共摻雜提高了Cd在A1N中的固溶度。
　　 （3）分析Cd和Cd2-O摻雜A1N體系的激活能，發(fā)現(xiàn)Cd2-O摻雜體系的激活能比單摻雜Cd減小0.2leV，表明Cd2-O的空穴濃度比單摻雜Cd大約提高了103倍。
　　 （4）對(duì)比各摻雜體系的能帶結(jié)構(gòu)和電