砷化鎵材料的團簇及其光電特性研究.pdf

1、砷化鎵材料作為一種直接帶隙雙能谷化合物半導(dǎo)體材料,以其優(yōu)越的光電特性在微電子和光電子學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。非摻雜半絕緣砷化鎵材料的團簇深能級缺陷影響著材料和器件的光電性能,深入研究砷化鎵團簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),不論對砷化鎵納米材料的制備和應(yīng)用,還是對半絕緣砷化鎵材料深能級缺陷的微觀結(jié)構(gòu)和光電特性的分析,都有著極其重要的意義。論文利用雜化密度泛函理論中的B3LYP方法對砷化鎵團簇的幾何結(jié)構(gòu)和振動頻率進行了計算,分析了團簇基態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性規(guī)律,研

2、究了團簇與半絕緣砷化鎵深能級缺陷的關(guān)系,討論了半絕緣砷化鎵材料吸收大于本征吸收長波限激光的微觀過程,取得以下成果：1計算了GamAsn(m=1-2,n=1-7)中性團簇和Ga2Asn(n=1-7)正負離子團簇的基態(tài)結(jié)構(gòu),結(jié)果表明團簇結(jié)構(gòu)中As-As和As-Ga鍵比Ga-Ga鍵穩(wěn)定,團簇得失電子成為正負離子團簇,離子團簇自身所帶電荷的靜電庫侖作用使得團簇的結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變,并影響著團簇的性質(zhì)和規(guī)律。2 GamAsn(m=1-2,n=1-7)中

3、性團簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性隨團簇的As原子數(shù)增大而呈奇偶交替變化規(guī)律,As原子為偶數(shù)的團簇比As原子為奇數(shù)的團簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；具有相同原子數(shù)的不同系列團簇,As原子數(shù)多的團簇比As原子數(shù)少的團簇穩(wěn)定。3 Ga2Asn(n=1-7)中性團簇和正離子團簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性隨團簇原子數(shù)變化的規(guī)律一致,總原子數(shù)為偶數(shù)的團簇比總原子數(shù)為奇數(shù)的團簇穩(wěn)定,負離子團簇剛好相反,即總原子數(shù)為奇數(shù)的團簇比原子數(shù)為偶數(shù)的團簇穩(wěn)定；原子數(shù)相同的團簇,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)系為：負離

4、子團簇>中性團簇>正離子團簇。4 GamAsn(m=1-2,n=1-7)團簇的能隙差隨As原子數(shù)的增大呈奇偶交替變化規(guī)律,其中As原子為偶數(shù)的團簇比As原子為奇數(shù)的團簇的能隙差大,化學(xué)活性弱,化學(xué)穩(wěn)定性高；具有相同As原子數(shù)的GaAsn(n=1-7)團

5、簇和Ga2Asn(n=1-7)團簇,As原子為偶數(shù)的兩個團簇比As原子為奇數(shù)的兩個團簇的能隙差差值?。辉訑?shù)相同的Ga2Asn(n=1-7)離子團簇與中性團簇相比,能隙差差異大,即團簇得失電子對團簇的化學(xué)穩(wěn)定性的影響大。5 GamAsn(m=1-2,n=1-7)團簇的熱穩(wěn)定性隨團簇總原子數(shù)的增大呈奇偶交替變化規(guī)律,其中總原子數(shù)為偶數(shù)的團簇比總原子數(shù)為奇數(shù)的團簇的熱穩(wěn)定性好。對于Ga2Asn(n=1-7)離子團簇,正負離子團簇熱穩(wěn)定性隨總