应变Si1-xGex层中p型杂质电离常温和低温特性

本文采用解析的方法计算了应变Si1-xGex层中p型杂质电离度与Ge组分x、温度T以及掺杂浓度N的关系.发现常温时,在同一Ge组分下,随着掺杂浓度的升高,杂质的电离度的先变小,而后又迅速上升到1.在同一掺杂浓度下,轻掺杂时,杂质的电离度随Ge组分的增加先变大,而后几乎不变;重掺杂时,杂质电离能变为0后,杂质电离度为1.低温下,轻掺杂时,载流子低温冻析效应较为明显,杂质的电离度普遍较小,当掺杂浓度大于Mott转换点时,载流子冻析效应不再明显,电离率迅速上升到1.在同一Ge组分下,随着掺杂浓度的升高,杂质的电离度先变小,后变大,而后又迅速上升到1.在同一掺杂浓度下,轻掺杂时,杂质的电离度随Ge组分的增加变大;重掺杂时,杂质电离能变为0后,杂质电离度为1.     

第一性原理计算绝缘体-金属转变临界掺杂浓度:Co重掺杂Si体系

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文旨在探索确定绝缘体-金属转变临界浓度的理论计算方法.以Co重掺杂Si为研究对象,构建并计算了10个Co不同掺杂浓度模型的晶体结构、杂质形成能及其电子性质.发现在Co掺杂Si体系的带隙中形成了杂质能级,杂质能级的位置和宽度随着Co浓度的增加呈线性变化.当Co掺杂浓度较高时杂质形成能逐渐稳定,且杂质能级穿过费米能级使体系表现出金属性.综合杂质形成能的变化趋势,以及杂质能级极小值与费米能级间的距离条件,可预测出发生绝缘体-金属转变的Co掺杂浓度为2.601Wingdings 2MC@10~(20) cm~(-3),与实验结果相一致.上述两条依据应用于S重掺杂Si体系和Se重掺杂Si体系同样成立.     

锐钛矿(TiO2)半导体的氧空位浓度对导电性能影响的第一性原理计算

基于低温重氧空位锐钛矿半导体的态密度计算，在同等条件下研究取不同大小模型的锐钛矿做适量浓度的氧空位存在，分别对进入导带的相对平均电子数和氧空位类杂质的散射迁移率进行计算，之后对电导率进行类比，发现锐钛矿半导体的导电性能对适量浓度低的氧空位有利可行得到了证明.同时，低温重氧空位的条件下，锐钛矿半导体的电导率不仅与氧空位浓度有关，而且和进入导带的平均电子数有关，和氧空位散射的电子迁移率有关的正确结论.     

锐钛矿(TiO2)半导体的氧空位浓度对导电性能影响的第一性原理计算

基于低温重氧空位锐钛矿半导体的态密度计算,在同等条件下研究取不同大小模型的锐钛矿做适量浓度的氧空位存在,分别对进入导带的相对平均电子数和氧空位类杂质的散射迁移率进行计算,之后对电导率进行类比,发现锐钛矿半导体的导电性能对适量浓度低的氧空位有利可行得到了证明.同时,低温重氧空位的条件下,锐钛矿半导体的电导率不仅与氧空位浓度有关,而且和进入导带的平均电子数有关,和氧空位散射的电子迁移率有关的正确结论. 关键词： 锐钛矿半导体 氧空位浓度 电导率 第一性原理计算     

掺杂半导体的超导过程——杂质-等离振子模型

本文提出了一个“杂质-等离振子模型”,描述掺杂半导体的超导过程。作为其推论:1)定性解释了T_c随压力增加而线性下降的实验结果;2)推导出了一个超导判据,说明重掺杂(n型)是半导体获得超导性的必要条件;3)提出了一种测量超导性半导体中费密能级与杂质能级相对位置的新方法。 关键词：     

掺Er凝胶玻璃中Er离子发光性质的研究

用溶胶－凝胶方法合成了掺铒的二氧化硅玻璃。在室温下可产生１．５４μｍ波长的红外荧光。实验结果表明：荧光强度随掺杂浓度的不同而改变，并在０．５Ｗ％的掺杂浓度下出现最大值。当温度从４Ｋ升至３００Ｋ时，荧光强度下降了７４％。     

锐钛矿相和金红石相Nb:TiO_2电学性质的GGA(+U)法研究

采用基于密度泛函理论第一性原理GGA和GGA+U相结合的方法研究了不同掺杂浓度下锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2的晶体结构、电子结构以及稳定性.结果表明:锐钛矿相Nb:TiO2能带结构与简并半导体类似,呈类金属导电机理.金红石相Nb:TiO2呈半导体导电机理.Nb原子比Ti原子电离产生出更多的电子.锐钛矿相Nb:TiO2中Nb原子的电离率比金红石相Nb:TiO2的大.以上结果说明锐钛矿相Nb:TiO2比金红石相Nb:TiO2更适宜用作TCO材料;掺杂浓度对其杂质能级,费米能级和有效质量都有影响.Nb原子掺杂浓度越高,材料电离率呈降低趋势;形成能计算结果显示:在富钛条件下不利于Nb原子的掺杂,而在富氧条件下有利于Nb原子的掺杂.对于金红石相和锐钛矿相Nb:TiO2,不论是在贫氧或富氧条件下,随着Nb原子掺杂浓度的提高,形成能均增大.     

Al，Ga掺杂ZnO电子结构和光电特性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似(GGA)的PBE平面波超软赝势方法，计算了本征ZnO，Al掺杂ZnO(ZnAlO)和Ga掺杂ZnO(ZnGaO)的能带结构、态密度、复介电函数和复电导率. 其中Al或Ga是以替位杂质的形式进入ZnO晶格. 计算结果表明纤锌矿型ZnO，ZnAlO和ZnGaO都是直接带隙半导体材料，掺杂后ZnO的带隙变小，且ZnAlO的带隙略大于ZnGaO. 掺杂后ZnO的电子结构发生变化，费米能级由本征态时位于价带顶上移进入导带，ZnO表现为n型掺杂半导体材料，掺杂后在导带底出现大量由掺杂原子贡献的自由载流子—电子，明显提高了电导率和介电函数，改善了ZnO的导电性能，并且ZnAlO的导电性能要略好于ZnGaO.     

中子嬗变掺杂前后Ge纳米晶的结构和性质

采用第一性原理计算模拟Ge纳米晶在中子嬗变掺杂(NTD)后受空位、O和As杂质的影响.结果表明,退火方法引入的O并不能消除纳米晶中的辐照致空位缺陷的影响,而NTD 产生的As掺杂能补偿这些空位缺陷并消除禁带中产生的杂质能级,从而改善半导体掺杂性能.计算还发现,由于较高的电负性,纳米晶中O对Ge原子较强的吸附作用阻止了空位的形成,导致与缺陷相关的非辐射发光中心的浓度减小,发光效率提高,因此中子辐照掺杂前的高温退火处理是非常有必要的.计算较好地解释了已报道的实验结果. 关键词： Ge纳米晶 中子嬗变掺杂 第一性原理 空位缺陷     

GaP材料热导率的测量

针对目前用于半导体材料掺杂浓度纵向深度分布测量用的方法，如Ｃ－Ｖ法、电化学法等方法对样品造成的损伤或污染，本文提出一种非接触式的光热法测量技术。并结合室温下光热法测得的实验数据计算了ＧａＰ∶Ｎ多层材料中不同杂质浓度下的热导率，获得热导率随半导体内掺入的杂质浓度增加而减小的关系。这一结果与现有用光热法测量单层结构的半导体材料得到的规律相符合，从而表明了用光热法对层状半导体材料进行掺杂浓度纵向分布测量的可行性；同时还讨论半导体内临近层间结晶程度的差异对光热信号幅度造成的影响。     

(Ga,Mn)As光调制反射光谱

室温下我们研究了稀磁半导体(Ga,Mn)As的光调制反射(PR)光谱,观测到来自样品的Franz-Keldysh振荡(FKO)信号。随着Mn原子浓度的增加,PR线形展宽,但是临界点E₀和E₀+Δ₀没有明显的移动。根据FKO振荡数据,计算得到样品表面电场强度随Mn原子掺杂浓度的增加而增强。测量到与Mn原子掺杂相关的杂质带,其能量位置离GaAs价带边~100 meV。根据样品的表面电场强度和表面耗尽层模型,估算样品的空穴浓度为~10¹⁷cm^-3,较低的空穴浓度可能与样品具有较低的居里温度有关,或测量的PR信号来自于样品中外延层的部分耗尽区域。     

La掺杂3C-SiC电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对未掺杂及稀土材料La掺杂3C-SiC的电子结构和光学性质进行理论计算.计算结果表明,La掺杂引起3C-SiC晶格体积增大,掺杂体系能量更小,掺杂体系的结构更稳定;未掺杂3C-SiC是直接带隙半导体,其禁带宽度为1.406 eV,La掺杂后带隙宽度下降为1.161 eV,La掺杂3C-SiC引入了3条杂质能级,能量较高的1条杂质能级与费米能级发生交叠,另外2条杂质能级都在费米能级以下价带顶之上,La掺杂引起3C-SiC吸收谱往低能区移动,未掺杂3C-SiC的静态介电常数为2.66,La掺杂引起静态介电常数增加为406.01,La掺杂3C-SiC是负介电半导体材料.     

过渡金属原子X(X=Mn,Tc,Re)掺杂二维WS2第一性原理研究

二维材料由于具有独特的电子结构和量子效应、丰富的可调控特性而受到凝聚态物理和材料科学的广泛关注,其中通过过渡金属掺杂二维WS2形成的半金属铁磁性材料在自旋电子学领域中发挥着重要的作用.采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了过渡金属原子X (X=Mn, Tc, Re)掺杂二维WS~2的电子结构、磁性和光学性质.研究表明:被过渡金属原子X掺杂的WS~2体系在S-rich条件下比在W-rich条件下更稳定.在Mn掺杂后,自旋向上通道中出现杂质能级,导致WS~2体系从自旋向上和自旋向下态密度完全对称的非磁性半导体转变为磁矩1.001μB的铁磁性半金属.在Tc, Re掺杂后,体系均转变为非磁性N型半导体.所有掺杂体系杂质态均发生自旋劈裂现象,且自旋劈裂程度逐渐减小.同时发现Mn, Tc, Re掺杂后,表现出优异的光学性质,它们的介电常数和折射系数与未掺杂WS~2的体系相比明显增强,吸收系数在低能量区域(0—2.0 eV)均出现红移现象.     

Znse:Al电学性能的研究

本文研究了77～300K温度区间内ZnSe:Al的电学性能,讨论了ZnSe:Al中的缺陷及其补偿比,得出了随掺杂温度的升高,极化光学声子对载流子的散射作用变弱,电离杂质对载流子的散射作用变强的结论。同时,本文也给出了霍尔系数、载流子浓度与掺杂温度及测量温度的关系,计算了Al施主能级的电离能。     

有机半导体的物理掺杂理论

基于最低未被占据分子轨道（LUMO）和最高被占据分子轨道（HOMO）的高斯态密度分布与载流子在允许量子态中的费米-狄拉克（Fermi-Dirac）分布,提出有机半导体中物理掺杂的理论模型;研究了掺杂浓度、温度和禁带宽度对载流子浓度的影响,并与一些报道的实验结果做了比较.研究发现无论是否掺杂,温度升高时,有机半导体中的载流子浓度都会增大,并且随温度倒数的线性减小而指数增大;对于本征有机半导体,载流子浓度随禁带宽度的增大而指数下降,随高斯分布宽度的平方指数增加;对杂质和主体不同能级关系的掺杂情形下掺杂浓度对载 关键词： 有机半导体 掺杂 高斯态密度 载流子浓度     

Sb掺杂对透明SnO2薄膜导电性能影响的第一性原理计算

本文根据密度泛函理论（DFT），采用第一性原理平面波赝势方法，计算了Sb掺杂对透明导电薄膜SnO2电子结构及导电性能的影响，讨论了掺杂下SnO2晶体的结构变化、能带结构、电子态密度．计算结果表明，Sb掺杂的SnO2具有高的电导率，且随着掺杂浓度的增加，能带简并化加剧，浅施主杂质能级向远离导带底方向移动．     

Co掺杂6H-SiC的第一性原理研究

此文用第一性原理密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)的平面波赝势法(PBE),计算了未掺杂及Co替位Si掺杂的6H-SiC体系的电子结构与光学特性,获得了Co掺杂将导致6H-SiC由带隙为2.016 eV的间接带隙半导体变成带隙为0.071 eV的p型半导体,且有磁性;掺杂后能带结构中出现由Co的3d能级造成的杂质能级;且载流子浓度提升,使得材料的导电性得到提高;替换掺杂使得6H-SiC在光学性质方面有所变化,介电函数实部和虚部在低能级处增大,吸收光谱从未掺杂的3.2 eV开始吸收变为略高于0 eV就开始;反射谱与电导率曲线发生红移等有益结果.     

MOVPE低温生长的n型GaN电学特性研究

系统研究了采用金属有机物化学气相外延方法在740℃和900℃条件下生长的n型GaN的电学特性. 电化学电容-电压测试表明,在低温条件下采用三乙基镓作为Ga源生长有利于降低非故意掺杂n型GaN的背景杂质浓度. 另外,对重掺Si的n型GaN的霍耳效应测试表明,随着Si掺杂浓度增大,电子浓度相应线性增大,表现出杂质带导电特性,而迁移率则相应减小. 同时,原子力显微镜测试和X射线衍射测试均表明生长温度和掺杂浓度对外延材料的表面形貌和晶体质量有影响,特别是在高掺杂浓度的情况下,样品的表面形貌恶化更严重. 在所研究的 关键词： n型GaN 电子浓度 迁移率     

温度和波长变化对Insb兆兆辐射的影响

温度和波长变化对Ｉｎｓｂ兆兆辐射的影响用飞秒激光脉冲照射半导体表面能产生运红外（兆兆赫）超快脉冲。ＩｎＳｂｆＢ独特，因为光温度从２６０Ｋ降到８０Ｋ时，其兆兆赫辐射的频率会明显发生漂物。为了表征这种特性。菲力浦实验室研究人员研究了光学诱导的未掺杂Ｉｎｓ...     

第一性原理研究Be-S共掺杂AlN纳米片的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论体系下广义梯度近似(GGA),利用第一性原理方法计算了Be替代Al、S替代N和Be-S共掺杂对氮化铝纳米片的电子结构和光学性质的影响.计算结果表明,掺杂改变了氮化铝纳米片的带隙,但仍显示半导体特性. Be掺杂类型对氮化铝纳米片的晶体结构影响不大,而S掺杂和Be-S共掺杂都使得氮化铝纳米片有不同程度的弯曲.同时Be-S共掺杂中S原子起到激活受主杂质Be原子的作用,使得受主能级向低能方向移动.共掺杂比单掺杂具有更高的受主原子浓度,并减小局域化程度.光学性质也发生较大改变:S原子掺杂氮化铝纳米片的介电函数虚部出现第二介电峰,Be掺杂和Be-S共掺杂使得损失谱的能量区间有所展宽,峰值降低并向高能区移动.