含硼（B）光電子材料的理論計算和實驗研究.pdf

1、本論文的主要研究工作是根據(jù)以任曉敏教授為首席科學(xué)家的國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目“新一代通信光電子集成器件及光纖的重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新與基礎(chǔ)研究”(項目編號：2003CB314900)中一個子課題項目“單片集成光電子器件的異質(zhì)兼容理論與重要結(jié)構(gòu)工藝創(chuàng)新”(項目編號：2003CB314901)為基礎(chǔ)開展開的。 新一代光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展必然要以新型通信光電子集成器件作為支撐。而通信光電子集成器件研究所面臨的最突出問題是半導(dǎo)

2、體材料兼容、結(jié)構(gòu)兼容和工藝兼容，而如何實現(xiàn)異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料兼容最為重要。為了更好的解決材料兼容這個問題，除了進一步優(yōu)化原來的異質(zhì)外延生長方法之外，尋求晶格能與GaAs或者Si匹配，且能帶覆蓋1.3-1.55微米光通信波段的新型光電子材料，可能是比較理想的途徑。因此，本文就B系光電子新材料體系展開了大量的理論和實驗工作．總結(jié)起來，主要有以下幾個方面： 1、采用基于密度泛函理論(DFT)的平面波贗勢計算程序CASTEP、原胞方法和能

3、量最低原理，計算出了BAs、BSb和BP在穩(wěn)定性狀態(tài)下的晶格常數(shù)及能帶結(jié)構(gòu)。 2、采用32原子建立了BxInl-xAs的超胞模型，計算出了不同B組分BxIn1-xAs的能帶結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)BxInl-xAs的帶隙隨著B含量增加而增加，繼而通過Vegard定理得出了其能帶彎曲參數(shù)約2.6 eV。 3、計算了BGaAs和BInAs的生成焓，計算結(jié)果表明：隨著B含量增加，BGaAs和BInAs的生成焓均迅速增加，據(jù)此可知B的并入量均

4、不能很高。 4、使用三乙基硼(TEB)、三甲基鎵(TMGa)和砷烷(AsH3)，在(001)GaAs襯底上開展BxGal-xAs的LP-MOCVD生長，研究了生長溫度及TEB輸入氣相百分比(Xv)對B并入量的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，580度是最佳生長溫度，最大并入量達到5.8％。B并入量隨Xv的增加而增加，但存在極限。 5、580度下，外延生長出了與GaAs襯底晶格匹配的BxInyGa1-x-yAS外延層，X射線雙晶衍射(DCX