【摘要】：以氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體材料由于其優(yōu)越的材料特性十分適合應(yīng)用于微波/毫米波大功率器件,其優(yōu)良的特性有大的禁帶寬度、高擊穿場強(qiáng)、高電子漂移速度和高發(fā)光效率等。本文采用分子動力學(xué)的方法模擬了液態(tài)GaN在不同冷速和壓強(qiáng)下凝固過程,通過徑向分布函數(shù)、鍵角分布函數(shù)和Voronoi多面體指數(shù)法來表征系統(tǒng)中的微觀結(jié)構(gòu),而團(tuán)簇結(jié)構(gòu)演變則可通過可視化法直觀地表示出來。首先,以1×1013K/s的冷速快速凝固GaN,通過對徑向分布函數(shù)分析,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu),但存在部分晶體團(tuán)簇,系統(tǒng)約在2773K至2973K時發(fā)生凝固。系統(tǒng)降至200K時,(4 0 0 0)多面體結(jié)構(gòu)約占系統(tǒng)全部多面體結(jié)構(gòu)的90%。通過可視化分析團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的形成和演變,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中成為GaN晶體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的基本組成單元是由(4 0 0 0)相連構(gòu)成的六環(huán)結(jié)構(gòu)。在2500K時,系統(tǒng)中產(chǎn)生了相對穩(wěn)定的晶體團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。其次,分析液態(tài)GaN在1×1011K/s、1×1012K/s、1×1013K/s和1×1014K/s四個不同冷速條件下的凝固過程后得出結(jié)論:在高于1×1013K/s冷速條件下,系統(tǒng)形成以(4 0 0 0)為主的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。在低于1×1012K/s冷速條件下,系統(tǒng)形成晶態(tài)結(jié)構(gòu)。在冷速為1×1011K/s條件下,系統(tǒng)最終形成了多晶體。冷速越低,其中/短程序有序度增大。接著,系統(tǒng)模擬了不同壓強(qiáng)下液態(tài)GaN的凝固過程,通過對模擬結(jié)果進(jìn)行分析,得出結(jié)論:1×1012K/s冷速條件下,當(dāng)壓強(qiáng)為50GPa時,系統(tǒng)形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu),且當(dāng)壓強(qiáng)為1GPa、5GPa、10GPa、20GPa和40GPa時,系統(tǒng)均形成多晶體結(jié)構(gòu)。隨著壓強(qiáng)的增加,系統(tǒng)短程序結(jié)構(gòu)增強(qiáng),當(dāng)壓強(qiáng)增加到5GPa,壓強(qiáng)對系統(tǒng)體積的壓縮則減小系統(tǒng)的短程序有序度;隨著壓強(qiáng)的增大,系統(tǒng)體積在減小,系統(tǒng)內(nèi)的原子間距減小,其分布更加均勻而緊致。20GPa壓強(qiáng)條件更有利于形成較多體積較大的單晶結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN304.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 宋斌,凌俐,曹培林;氮化鎵小團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的理論研究[J];浙江大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版);2004年03期

2 李春艷;劉華;劉波濤;;分子模擬的方法及其應(yīng)用[J];當(dāng)代化工;2011年05期

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本文編號：2512992