通常在ⅢII-Ⅴ族材料中摻入等電子雜質(zhì)可以調(diào)節(jié)其電子或光學(xué)性質(zhì)。為了滿足不同的材料和器件需求,將Bi摻入InP材料中能夠通過抑制俄歇復(fù)合作用和價間帶吸收(IVBA)過程,進(jìn)一步拓展躍遷波長。本論文采用不同的團(tuán)簇模型和體模型對InPBi材料進(jìn)行研究,分析了雜質(zhì)Bi原子對體系的作用機制及不同摻雜構(gòu)型的影響。計算隨著Bi濃度增加不同構(gòu)型的帶隙變化參數(shù),為實驗中確定與標(biāo)定雜質(zhì)類型有重要的參考價值。本論文的研究內(nèi)容主要分為兩個部分:(1)BinPm(n+m≤14)團(tuán)簇。對電中性BinPm團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子特性和振動光譜進(jìn)行了一系列研究。發(fā)現(xiàn)隨著團(tuán)簇尺寸的增大,所有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的幾何演化呈現(xiàn)無定型特征。其中結(jié)合能、能量增益和HOMO-LUMO間隙證實了所有四原子結(jié)構(gòu)的BinPm團(tuán)簇的相對穩(wěn)定性。隨著P原子濃度增加,團(tuán)簇越穩(wěn)定,表明InPBi化合物中更容易出現(xiàn)Pn團(tuán)簇和四原子BinPm團(tuán)簇。(2)InP1-xBix體相模型。從不同角度深入研究了摻雜Bi元素對InP1-xBix半導(dǎo)體材料性質(zhì)的影響,其中包括應(yīng)力和化學(xué)效應(yīng)、摻雜濃度及摻雜構(gòu)型的影響。高濃度摻雜情況下,能帶帶隙的減小主要受Bi原子在晶格中引入的應(yīng)力效應(yīng)影響。雜質(zhì)Bi原子主要擾動費米能級附近的價帶部分,對導(dǎo)帶位置的能帶影響比較小。隨著摻雜濃度增加,帶隙顯著減小,自旋軌道分裂能輕微增大。不同摻雜模型對體系能帶結(jié)構(gòu)的影響各不相同,可以認(rèn)為實驗中得到的能帶結(jié)構(gòu)是以上幾種模型共同作用的結(jié)果。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN304.23
【部分圖文】：

邐ＢｉＪ逡逑圖３－１邋Ｂｉ，，Ｐ團(tuán)簇（／？邋＝邋２－１３）的最低能量結(jié)構(gòu)。逡逑圖３－２和圖３－３顯示了摻雜兩個或兩個以上的Ｐ原子的團(tuán)簇的最低能逡逑１ｆｔ幾何模型。隨著團(tuán)簇尺寸的增加，所柯穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)演化呈現(xiàn)非定形狀逡逑態(tài)，其中太多數(shù)團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的所？團(tuán)蔟和其他五族元素團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)相逡逑似。在圖２中，添加的兩個Ｐ原子總是相丑連接，并傾向占據(jù)在兒何圖形的對稱逡逑軸線上。當(dāng)有三個或更多的Ｐ原子摻雜，這些Ｐ原子往往聚集在幾何中心。和逡逑單原子摻雜的Ｂｉ？Ｐ團(tuán)簇一樣，多原子摻雜的Ｂｉ？Ｐ？，團(tuán)簇中每一個aX雜Ｐ原子傾逡逑向與相鄰Ｂｉ或Ｐ原子形成三個共價鍵。丨〉原子的最優(yōu)配位數(shù)為３，這可能是根據(jù)逡逑８價電子數(shù)原則Ｖ族元素更有可能最與鄰近的三個原子結(jié)合量。山于Ｂｉ原子的逡逑兩個６〃電子被深嵌在６ｐ軌道下，只有３個６ｐ的價電子可以形成化學(xué)鍵，這一逡逑點解釋了邋Ｂｉ原子總是有三個共價鍵的原因。逡逑？邋＂ｉ邋Ｊ邐Ｖ逡逑Ｂｉ；Ｐ２邐Ｂｉ３Ｐ２邐Ｂｉ４Ｐ２邐ｌＶｎＰ２邐Ｂｉ６Ｐ２逡逑＾邐＾邋ｉ邐＾邐＾逡逑Ｂｉ－Ｐ２邐ＢｉｓＰ＞邐Ｂｉ９Ｐ２邐Ｂｉｌ０Ｐ２逡逑圖３－２邋Ｂｉ〃Ｐ２（／？邋＝邋２

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