化學有序AlxGa1-xN合金的電子性能研究.pdf

1、GaN及其化合物AlxGa1-xN、InxGa1-xN等半導體材料被認為是最有前途的化合物半導體材料。這些化合物半導體材料具有良好的熱力學穩(wěn)定性以及可調(diào)的發(fā)光波長等優(yōu)點,因此被廣泛應用于開發(fā)發(fā)光二極管、激光器和探測器等光電器件。尤其是研究人員越來越關注于AlxGa1-xN合金材料在紫外和深紫外光電子器件領域的應用?？刂艫lxGa1-xN合金材料中Al的組分以及改善AlxGa1-xN合金材料的晶體質(zhì)量是得到更有效率的紫外光源的基本方法和途

2、徑,這就要求調(diào)制AlxGa1-xN合金材料的帶隙,理論上可以把它的帶隙調(diào)節(jié)在3.44eV到6.28eV的范圍之內(nèi)。只要通過調(diào)節(jié)并選取不同的組分x,來調(diào)節(jié)并達到需要的物理參量,就可以利用單一體系的材料來制備覆蓋從藍到深紫外光譜的光電器件以滿足器件需要,因此化學有序AlxGa1-xN合金就成為了研究熱點問題。隨著軍事和民用應用的深入和探測技術發(fā)展,對化學有序AlxGa1-xN材料的很多深刻物理問題的認識已不能局限于在基于經(jīng)驗參數(shù)的理論框架內(nèi)

3、。許多材料機理乃至器件在工程應用環(huán)境中表現(xiàn)的現(xiàn)象需要從全量子理論框架中尋求答案。所以本文采用全量子理論框架中的第一性原理方法研究了化學有序AlxGa1-xN合金。
　　本文利用基于密度泛函理論的第一性原理方法系統(tǒng)研究了化學有序結構AlxGa1-xN合金的結構、穩(wěn)定性和電子性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)隨著組分x的增大,化學有序結構AlxGa1-xN合金的晶格常數(shù)逐漸減小,而結構穩(wěn)定性變強。同時,完美的GaN和AlN都比化學有序AlxGa1-xN合金結