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自从1947年,贝尔实验室发明的第一只晶体管开始,半导体材料的研究与生产都进入了快速增长的时期,半导体材料以高性能、高稳定的芯片特点,使得它们一直具有核心的竞争力,并且在实际的应用过程中表现出了一些独特的性质。特别是在20世纪90年代以来,作为当时信息时代发展的技术创新的基础,第一代半导体材料Si是用来制作计算机CPU的主要材料。随着科学技术的不断进步,太阳能电池与白光照明等的各种需求的不断增加,促进了人们对短波长全光谱材料的迫切的研究热情,第二代半导体Ga As的发展已经成为最受人们关注的新型材料的代表。最常见的非传统半导体材料有Ga As N,但是在实际研究中还是有许多的问题,对它的理论解释还不是很清楚。本文,针对半导体Ga As1-x Nx所面临的问题,通过HSE06泛函的方法对Ga As1-x Nx在理论上的研究做一个更清晰的解释。而且在研究中也发现Ga As1-x Nx这种新型材料在目前红外光谱领域具有重要的应用价值。第一章,简单介绍了半导体材料起源及半导体行业发展趋势,包括对第一代半导体及第二代半导体的介绍和在产业中的相关应用,并且谈论了第二代半导体掺杂领域的研究进展,以及在研究过程中由于实验和理论的限制所遇到的各种问题。第二章,对第一性原理涉及的基本理论进行了阐述,并且谈论了本文所涉及到的理论模型的建立和所用的一些科研软件及参数设置。第三章,研究了二元合金Ga As的结构性质和电子性质。通过对比晶格常数,初步论证了HSE06泛涵的精确性。第四章,在前文研究的基础上研究了Ga32As31NAs的电子性质。并且找到了N在Ga As中所引入的杂质态,并在总结了以前研究学者对Ga32As31NAs的带隙减少的原因做出解释的基础上进一步给出了明确的解释。第五章,在弄清楚Ga32As31NAs的问题的基础上研究了Ga32As31(N2)As的电子性质以及磁性。对Ga32As31(N2)As造成带隙减少的原因做出了解释。并且在Ga32As31(N2)As中发现了磁性,解释了磁性来源问题以及可以观察到磁性的条件。第六章,对Ga As,Ga32As31NAs,Ga32As31(N2)As三种材料的光学性质进行了对比研究,通过对比Ga As与Ga32As31NAs,Ga32As31(N2)As光学系数,发现了掺杂后的Ga32As31NAs合金吸收谱发生了红移,而Ga32As31(N2)As吸收谱的变化不是很明显。第七章,总结全文。解释了掺杂后的Ga32As31NAs及Ga32As31(N2)As的带隙减小问题。并且由于Ga32As31(N2)As中发现有磁性,也为稀释氮类半导体在自旋器件的应用上提供了很大的可能性。