【摘要】：近年來(lái),因?yàn)閷拵栋雽?dǎo)體材料在短波發(fā)光二極管、高頻器件、激光器和紫外線探測(cè)器等方面的潛在的應(yīng)用價(jià)值引起了人們的廣泛關(guān)注。其中,氮化鎵(GaN)發(fā)光材料具有禁帶寬度大、電子漂移速度快、抗腐蝕性強(qiáng)和耐高溫等優(yōu)點(diǎn),在紫光與藍(lán)光波段的應(yīng)用十分廣泛。GaN發(fā)光二極管具有功耗低、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),顯現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用價(jià)值。摻雜作為一種有效的改善半導(dǎo)體材料性質(zhì)的方法,被廣泛的應(yīng)用于半導(dǎo)體材料的研究和制造中。本文利用第一性原理密度泛函理論(DFT)的廣義梯度近似(GGA)方法,對(duì)立方閃鋅礦GaN、GaN(110)晶面以及Zn、Ti、Se、Ti-Se摻雜體系進(jìn)行了計(jì)算研究,對(duì)它們的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先,論文介紹了GaN材料的物理性質(zhì)、研究進(jìn)展?fàn)顩r以及第一性原理基本的理論基礎(chǔ)。對(duì)所要計(jì)算的體系進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,得到了與實(shí)驗(yàn)值符合較好的晶格常數(shù),這樣保證了計(jì)算的合理性。其次,計(jì)算了Zn、Ti、Se、Ti-Se的摻入對(duì)GaN、GaN(110)晶面電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響,并對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了分析。通過(guò)對(duì)計(jì)算所得結(jié)果的分析,可以得出以下的結(jié)論:首先,摻雜使被摻雜晶體結(jié)構(gòu)的晶格出現(xiàn)了一定程度的畸變,使晶格常數(shù)增大,尤其是Se的摻入對(duì)晶格結(jié)構(gòu)有著巨大的影響,造成的畸變程度很大。其次,兩種結(jié)構(gòu)在摻雜后禁帶寬度出現(xiàn)了一定程度的減小,減小的程度主要是由引入的雜質(zhì)能級(jí)和所引起的軌道雜化作用決定的,禁帶寬度的減小提升了電子的躍遷能力。最后,通過(guò)雜質(zhì)的摻入可以使材料的光吸收性質(zhì)發(fā)生改變,摻雜體材料和摻雜表面材料表現(xiàn)出不同的光吸收特性,尤其是共摻雜情況下更為明顯,對(duì)材料的研究與應(yīng)用具有一定的參考意義。
【圖文】：

GaN 的亞穩(wěn)態(tài)相。從圖 1 可以看出，在六角和立方相中 Ga 位置具有正在 NaCl 相中具有八面體配位。不同的配位環(huán)境產(chǎn)生不同的分子軌道激發(fā)和發(fā)射，因此產(chǎn)生不同的發(fā)光峰位。三種晶相的 GaN 的晶體參 1 和 2 所示。每個(gè)晶相中的 Ga 和 N 各有一種晶格位置。

、電子的態(tài)密度和材料的光學(xué)性質(zhì)；最后分析所得到的結(jié)果。在計(jì)算建立的超晶胞結(jié)構(gòu)中截出所需要計(jì)算的表面，，再在表面的上方加上一模擬表面。實(shí)驗(yàn)整體方案如圖 2 所示
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN304.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2554633