GaN光電陰極材料特性與激活機(jī)理研究.pdf

1、為了從原子層面研究NEAGaN光電陰極激活機(jī)理及負(fù)電子親和勢形成原因，提高NEAGaN光電陰極理論研究水平和激活工藝水平，本文采用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理平面波超軟贗勢方法，針對NEAGaN光電陰極研究中涉及到的GaN材料特性、p型摻雜特性、緩沖層Al組份、GaN表面特性、Cs/O激活機(jī)理等問題開展了較為系統(tǒng)的研究工作。
　　 為了了解GaN體材料的光學(xué)性質(zhì)，構(gòu)建了GaN體材料模型和GaN空位缺陷模型，計(jì)算了GaN

2、的介電函數(shù)、折射率、吸收譜、反射譜、光電導(dǎo)率和能量損失函數(shù)等光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步研究了空位缺陷對GaN光學(xué)性質(zhì)的影響，為GaN光電陰極材料設(shè)計(jì)提供依據(jù)和參考。
　　 針對GaN光電陰極材料p型摻雜問題和透射式GaN陰極緩沖層Al組份問題，構(gòu)建了Ga0.9375Mg0.0625N模型和Gal-xAlxN模型，研究了Mg摻雜對GaN能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和光學(xué)性質(zhì)的影響，分析了GaN材料p型轉(zhuǎn)變的形成及Mg摻雜對周圍成鍵的影響。研究了Al組份

3、對GaN光學(xué)性質(zhì)的影響，分析了吸收邊、譜峰隨Al組份的變化趨勢，給出了滿足日盲區(qū)紫外探測要求的Al組份比例。
　　 為了弄清GaN光電陰極激活表面的特性，構(gòu)建了GaN(0001)表面模型、GaN(000(1))表面模型和GaN(0001)表面空位缺陷模型，比較研究了GaN(0001)和GaN(000(1))表面的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、表面能、功函數(shù)、表面形貌、穩(wěn)定性和光學(xué)性質(zhì)，表明了GaN(0001)表面是優(yōu)于GaN(000(1))

4、表面的陰極激活表面，進(jìn)一步研究空位缺陷對GaN(0001)表面電子結(jié)構(gòu)、功函數(shù)和光學(xué)性質(zhì)的影響。通過Ga0.9375Mg0.0625N(0001)表面模型模擬了p型GaN(0001)表面，研究了p型GaN(0001)表面特性，分析了Mg摻雜對GaN(0001)表面光學(xué)性質(zhì)的影響。
　　 為了研究NEAGaN光電陰極激活機(jī)理，通過Cs/GaN(0001)吸附模型、Cs/GaN(000(1))吸附模型，分析了1/4MLCs原子在Ga

5、N(0001)和GaN(000(1))表面的穩(wěn)定吸附位、功函數(shù)變化及其原因，研究了Cs原子覆蓋度對吸附能和功函數(shù)的影響，分析了Cs原子吸附對GaN表面光學(xué)性質(zhì)的影響，進(jìn)一步分析了空位缺陷對Cs在GaN(0001)表面吸附的影響。利用Cs/Ga0.9375Mg0.0625N(0001)吸附模型模擬了Cs在p型GaN表面的激活過程，研究了Mg摻雜對Cs在GaN(0001)表面吸附能、功函數(shù)、光學(xué)性質(zhì)的影響。用(1×1)GaN(0001)表面