论文部分内容阅读
Ⅲ-V族化合物带隙跨度很大，其中InN的带隙为0.7eV，而AlN的带隙却高达6.28eV，以InP和AlN为代表的Ⅲ-V族半导体由于具有优良的光电性质，在实验和实际制备上具有很大的潜力。InP为闪锌矿结构，禁带宽度为1.34 eV，AlN具有两种结构:一种是纤锌矿结构，其带隙为6.20eV;另一种为闪锌矿结构，其带隙为5.11eV，本文重点考虑纤锌矿结构AlN。对InP和AlN材料进行掺杂具有转变成半金属材料的可能性，本论文将以InP和AlN为基材料，采用Wien2k软件计算模拟，运用Origin8.0软件分析画图。 首先，构建2×2×2的InP超晶胞结构，在此基础上用过渡金属Fe进行掺杂，接着比较Cr、Mn掺杂InP超晶胞结构研究其光电性质。研究结果表明:与本征态相比，掺杂Fe原子InP超晶胞结构出现磁性，费米能级形成电子态占据，从价带跃迁至导带的电子数增多引起导电性增强;特别是当X掺杂量增大时，光学吸收边在低能级区域增大，各峰值向较低能量方向侧移。而掺杂Cr、Mn之后，带隙同样减少，这主要是由于Cr3d、Mn3d和O2p态之间的强烈耦合在费米能级附近的导带底引入杂质能级产生的。比较掺杂Cr、Mn、Fe带隙逐渐变小且都比本征态小，导电性增强。能量损失谱、反射谱、消光系数等光学光谱均向低能方面侧移。 同时，构建3×3×1AlN纳米面模型为了更好的研究同类Ⅲ-V族化合物的光电性质。首先进行Co原子掺杂，接着用非金属C进行掺杂，之后进行Co、C共掺来研究AlN纳米面的电子结构和光学性质。研究结果表明:自旋向下的电子在费米面附近出现了一个1.7eV的带隙，同时自旋向上的电子跨过了费米面，整体呈现金属性，增强了导电能力。在光学性质方面，掺杂Co后材料光电性质在可见光范围内的改变更加明显，吸收谱展宽、在紫外-可见光区域反射率、折射率的升高;掺杂C原子后AlN材料费米能级附近出现自旋向下的电子态，金属性增强。在光学性质方面，掺杂C原子AlN的光学性质整体都有所提高，向低能方向发生移动，在紫外区域的整体值都高于本征态;Co、C原子共同掺杂AlN后材料表现出半金属特性。光学性质较本征AlN有了很大的提高，尤其是在可见光范围内的改变更加明显，本征AlN可见光区域光学性质很弱，共掺之后吸收系数、反射率和折射率较本征AlN有很高提升。