三元混晶AlχGa1χAs的电子能带结构和光学性质的第一性原理研究

《三元混晶AlχGa1χAs的电子能带结构和光学性质的第一性原理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10126分类号：——论文题目三元混晶AlxGal4s的电子能带结构和光学性质的第一性原理研究学院：物理科学与技术学院专业：物理学研究方向：凝聚态理论姓名：毛宇指导教师：梁希侠教授2014年5月4日原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。⋯一躲鹫艚蝴签趣日在学期间研究成果使用承诺书本学位论文作者

2、完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期问主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古女学就读朝闻导师的同意：若用于发表论文．版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。学位论文作者签名：盘竖指导教师签t-乃日期：．超!趟丛耳翌旦日内蒙古大学硕士学位论文三元混晶AkGal．菇As的电子能带结构和光学性

3、质的第一性原理研究摘要随着半导体技术的飞速发展，以GaAs为代表的III．V族化合物半导体由于它在制造异质结构和可调式器件，以及光电设备等方面的应用，因此备受关注。近几年来，为优化和扩大半导体设备的应用，可以通过改变组分使其具有广泛性能的半导体三元混晶，比如AI，Ga-囊s已被广泛应用到像超晶格、钠米线、量子阱、量子线、量子点的纳米电子器件中。然而由于计算的复杂性，目前对三元混晶AI，GalAs的电子带结构和光学性质只有少量组分的理论计算，为了全面理解光电特性与组分的依赖关系，在本文通过第一性原理方法进行了组分较全面的计算。本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，

4、分三部分内容。首先计算了本征闪锌矿半导体GaAs结构的能带、态密度、介电函数，并采用LDA和GGA近似计算了声子谱，玻恩有效电荷和热力学性质。其次，为了充分理解三元混晶ALGa。-xAs的结构与光电特性，晶格常数、带结构和介电函数与组分的依赖关系也进行了讨论，并且进行了公式拟合。最后，采用HSE方法对带隙进行了修正。计算结果表明，闪锌矿GaAs是直接带隙半导体；在声子色散曲线图中，采用LDA计算的声子频率值I：I',GGA结果高，我们计算的沿高对称点的声子频率结果与实验数据和其他理论值一致。晶格参数和介电函数都随组分变化呈线性增大，遵从维加德定律；而r点带隙随组分却

5、是非线性的增大，弯曲系数是b=0．56。内蒙古大学硕士学位论文采用HSE方法，计算的带隙值提高，并接近实验值。从态密度图中可以发现，随着Al浓度的增加，AI．3s，印态在导带部分移向高能处，这会导致带隙的增加和蓝移现象的出现。关键词：三元混晶AI，GalAs；晶格参数；HSE；电子能带结构；光学性质；声子谱II内蒙古大学硕士学位论文FRISTPRINCIPLECALCULATIoNSoNELECTRoNICENERGYBANDSTRUCTUREANDOPTICALPRoPERTIESOFTERNARYMIXEDCRYSTALAkGal．AsABSTRACTWitht

6、herapiddevelopmentofsemiconductortechnology,III_Vgroupcompoundsemiconductors，suchasGaAs，havedrawprofoundattention，becauseofitsapplicationsinfabricatinghetero—structuresandtunabledevices，optoelectronicdevicesetc．Inrecentyears，tooptimizeandenlargetheapplicationofsemiconductordevices，tern

7、arymixedcrystals(TMCs)ofsemiconductors，forinstanceA!rGal-xAs，whosepropertiesmayvaryoverawiderangebychangingthecomposition，hasbeenwidelyappliedinllano-electronicdevicessuchassuperlattices，nanowires，quantumwells，dotsandwires．However，onlyafewtheoreticalcalculationsoftheTMCAlxGaldAsenerg