缺陷黃銅礦半導(dǎo)體AⅡB2ⅢC4Ⅵ電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的理論研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)半導(dǎo)體材料的需求越來(lái)越多，對(duì)其特殊性質(zhì)的應(yīng)用要求也越來(lái)越高。三元化合物半導(dǎo)體AⅡB2ⅢC4Ⅵ，由于其具有透光波段寬、發(fā)光性能好、光學(xué)強(qiáng)度高和感光性能好等優(yōu)良特性，能夠應(yīng)用在電光器件、光電子器件、太陽(yáng)能電池和非線性光學(xué)設(shè)備等方面，從而引起了人們的廣泛關(guān)注。為了充分的理解和掌握此類半導(dǎo)體的相關(guān)性能，拓寬其應(yīng)用范圍，我們采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理計(jì)算方法，依托計(jì)算機(jī)集群的超強(qiáng)計(jì)算能力，對(duì)ZnGa2S4、Z

2、nGa2Se4、ZnGa2Te4、CdGa2S4、CdGa2Se4和CdGa2Te4六種晶體的晶格結(jié)構(gòu)、電學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)地對(duì)比研究，為該類材料的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文分為四部分:第一章，簡(jiǎn)要介紹半導(dǎo)體材料的發(fā)展、第一性原理計(jì)算方法進(jìn)行材料性質(zhì)研究的優(yōu)勢(shì)和半導(dǎo)體材料AⅡB2ⅢC4Ⅳ應(yīng)用價(jià)值及前景;第二章，主要介紹本文進(jìn)行研究相關(guān)的物理基礎(chǔ)及第一性原理計(jì)算的理論基礎(chǔ);第三章，系統(tǒng)地研究并分析了所研究材料的晶格結(jié)

3、構(gòu)、電學(xué)以及光學(xué)性質(zhì)等，其中電學(xué)性質(zhì)主要包括對(duì)能帶和態(tài)密度的分析，光學(xué)性質(zhì)包括對(duì)介電函數(shù)、折射率、吸收系數(shù)、反射系數(shù)和損失函教的分析;第四章，對(duì)整篇文章的概括和相關(guān)結(jié)論的總結(jié)以及對(duì)未來(lái)的展望。
　　 通過研究分析，我們得到:ZnGa2S4、ZnGa2Se4、ZnGa2Te4、CdGa2S4、CdGa2Se4和CdGa2Te4六種材料的性質(zhì)較為類似，光學(xué)性質(zhì)在中間能量區(qū)域(4eV～10eV)表現(xiàn)出較強(qiáng)的各向異性，在低能區(qū)域(＜4e

4、V)和高能區(qū)域(＞10eV)各向異性不太明顯。ZnGa2S4、ZnGa2Se4和ZnGa2Te4三種材料的折射率曲線在等離子體頻率ωp處有一明顯的拐點(diǎn)，且其反射系數(shù)在ωp處達(dá)到最大值，最大值接近1.0，越過最大值后曲線急劇下降，三種材料的強(qiáng)反射峰均處于紫外區(qū)域，可以作為紫外光屏蔽或紫外探測(cè)材料:而CdGa2S4、CdGa2Se4和CdGa2Te4三種材料的折射率曲線在(Op處沒有明顯轉(zhuǎn)折，其反射譜曲線都是雙峰結(jié)構(gòu)，且反射系數(shù)最大值都在0