【摘 要】
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开发高品质的n型Ga N基LED欧姆电极需要金属电极与N(氮)极性面n-型Ga N(N-Ga N)接触,而制备电阻低和稳定性高的N-Ga N基LED欧姆电极一直是该领域的一大难题。南昌大学江风益教授课题组发现在Ga N表面增加氮空位(V_N)缺陷可以提高金属与N-Ga N接触的欧姆特性。深入理解缺陷对N-Ga N基欧姆电极的调制机理,对提高N-Ga N基LED的器件的性能具有重要的科学价值和实际意
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开发高品质的n型Ga N基LED欧姆电极需要金属电极与N（氮）极性面n-型Ga N（N-Ga N）接触,而制备电阻低和稳定性高的N-Ga N基LED欧姆电极一直是该领域的一大难题。南昌大学江风益教授课题组发现在Ga N表面增加氮空位（VN）缺陷可以提高金属与N-Ga N接触的欧姆特性。深入理解缺陷对N-Ga N基欧姆电极的调制机理,对提高N-Ga N基LED的器件的性能具有重要的科学价值和实际意义。本文工作旨在从理论上揭示这实验现象背后的物理本质。本文利用第一性原理方法研究发现缺陷可以调制Al（111）/N-Ga N界面的肖特基势垒高度。从界面电子结构特性和载流子输运特性两方面揭示了缺陷调制界面欧姆接触的物理机理。在此基础上为实验制备低阻高稳定的N-Ga N基n型欧姆电极提供了指导方案。研究的主要内容如下:根据N-Ga N的原子排布特性,建立了两种Al（111）和N-Ga N（Al/N-Ga N）金属半导体界面模型,分别命名为A-type和B-type。并运用宏观平均静电势法对它们的势垒高度进行了计算。计算得到A-type和B-type完整界面的n型肖特基势垒高度分别是1.722e V和1.615e V。计算结果表明施主缺陷VN和O占据N位（ON）使得两种界面的n型肖特基势垒变低;而受主缺陷Ga空位(VGa)和复合缺陷(ON-VGa)使得n型肖特基势垒变高。此外,B-type界面的肖特基势垒高度总是低于A-type界面。该结论与提高VN浓度可改善N-Ga N基LED电极性能的实验现象吻合。从电子结构和载流子输运特性分析发现,缺陷和界面几何结构不仅可以调节界面的肖特基势垒高度,还能够影响界面电子隧穿效应。基于界面组成和载流子输运对肖特基势垒高度影响的物理机理,本研究提出了在B-type模型的基础上引入施主缺陷的实验方案,为实验上实现高质量的N-Ga N基LED欧姆接触提供了设计思路和理论依据。
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