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.     

La掺杂6H-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La掺杂6H-SiC的电子结构和光学性质进行理论计算.计算结果表明,未掺杂6H-SiC是间接带隙半导体,其禁带宽度为2.045 eV,掺杂La元素,形成P型间接半导体,带隙宽度下降为0.886 eV.未掺杂6H-SiC在价带的低能区,Si-3s、C-2s电子轨道对态密度的贡献较大,在价带的高能区,主要是由Si-3p、Si-3s、C-2p态组成.掺杂后La的5d轨道与6H-SiC的sp~3轨道杂化主要贡献在价带部分,而对导带的贡献相对较小,掺杂后电导率提高.未掺杂时,只有一个介电峰,是价带电子跃迁到导带电子所致,掺杂后有两个介电峰,其中第一个介电峰是由sp~3杂化轨道上的电子跃迁到La原子5d轨道上产生.未掺杂6H-SiC,在能量为10.31处吸收系数达到最大值,掺杂后在能量为7.35 eV处,吸收系数达到最大值.     

Mn掺杂6H-SiC的第一性原理研究

本文通过密度泛函理论第一性原理平面波超软赝势计算方法计算了Mn掺杂6H-SiC的电子结构与光学性质。计算结果显示掺杂Mn后的6H-SiC为间接带隙p型半导体,且带隙较本征体有所降低,带隙由2.022 eV降为0.602 eV,电子从价带跃迁所需能量减少。掺杂后的Mn的3d能级在能带结构中以杂质能级出现,提高了载流子浓度,导电性增强。光学性质研究中,掺杂Mn后的介电函数虚部在低能处增加,电子激发态数量增多,跃迁概率增大。掺杂后的光吸收谱能量初值也较未掺杂的3.1 eV扩展到0 eV,反射谱发生红移。由于禁带宽度的降低使得光电导率起始范围得到扩展。     

Ce掺杂6H-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Ce掺杂6H-SiC的电子结构和光学性质进行理论计算.计算结果表明,未掺杂6H-SiC是间接带隙半导体,其禁带宽度为2.045 eV,掺杂Ce元素,带隙宽度下降为0.812 eV.未掺杂6H-SiC在价带的低能区,Si-3s、C-2s电子轨道对态密度的贡献较大,在价带的高能区,主要是由Si-3p、Si-3s、C-2p态组成.掺杂后Ce原子的4f轨道主要贡献在导带部分,掺杂后电导率提高.未掺杂时,只有一个介电峰,是价带电子跃迁到导带电子所致,掺杂后有两个介电峰,第一个介电峰是由于导带电子跃迁到Ce原子4f轨道上产生,第二个峰是价带电子向导带电子跃迁产生.未掺杂6H-SiC,在能量为10.31 eV处吸收系数达到最大值,掺杂后在能量为6.57 eV处,吸收系数达到最大值.     

6H-SiC电子输运的Monte Carlo模拟

从实际测量和单粒子Monte Carlo模拟两个方面研究了6H-SiC的电子输运规律,在模拟中考 虑了6H-SiC主要的散射机理,模拟的结果体现了6H-SiC具有良好的高温和高场特性以及迁移 率的各向异性,其横向迁移率和纵向迁移率相差近5倍.模拟结果和实验数据的对比说明了对 6H-SiC输运特性的模拟是正确的. 关键词： 6H-SiC Monte Carlo模拟 迁移率 散射机理     

6H-SiC pn结紫外光探测器的模拟与分析

运用器件模拟软件模拟了pn结6H-SiC紫外光探测器的光响应灵敏度特性.讨论了不同掺杂浓度、不同器件结深对响应灵敏度的影响.对于p+n结器件，当受光面为p+层，且厚度约为0.2μm、浓度约为9×10.18cm-3、n层浓度约为1×1 0.16cm-3时，器件有较大的响应灵敏度，R=167.2mA/W；当受光面为n+ 层 ，且厚度约为0.2μm、浓度约为9×10.18cm-3、p层浓度约为1×10.16cm-3时，器件有较大的响应灵敏度，R=183.5mA/W.通过比较可知，模型能较好地反应实际情况，与实验数据符合较好. 关键词： 6H-SiC 紫外光探测 吸收系数 光响应灵敏度     

强激光照射对6H-SiC晶体电子特性的影响

使用基于密度泛函微扰理论的第一性原理赝势法, 模拟研究了纤锌矿6H-SiC晶体在强激光照射下电子特性的变化. 研究结果表明, 电子温度T_e在升高到3.89 eV及以上后, 6H-SiC由间接带隙的晶体变为直接带隙的晶体; 带隙值随电子温度T_e升高先是增大后又快速减小, 当电子温度T_e大于4.25 eV以后, 带隙已经消失而呈现出金属特性.     

4H-SiC n-MOSFET的高温特性分析

通过考虑迁移率和阈值电压随温度的变化关系，模拟分析了4H-SiC n-MOSFET高温下的电学 特性，模拟结果与实验有较好的符合.并进一步讨论了主要结构参数和工艺参数对高温电特 性的影响及其最佳取值. 关键词： n-MOSFET 4H-SiC 迁移率 阈值电压     

单层CrI3电荷输运性质和光学性质应变调控的第一性原理研究

通过应变调控二维材料的电学性质和光学性质是设计新型二维电子和光电子器件的重要环节,也是后摩尔时代薄膜器件设计中的关键技术.薄膜CrI₃具有铁磁和层间反铁磁的独特性质,但是关于应变调制其电学性质和光学性质的研究未见报道.本文采用高精度杂化密度泛函理论研究了面内单双轴应变对单层CrI₃载流子迁移率和介电函数的调控规律,研究结果与已有的实验和理论值符合较好.计算发现:单层CrI₃载流子迁移率非常小,均在10 cm²·V^-1·s^-1以内;与拉伸应变相比,双轴压缩应变可以显著提升迁移率;当双轴压缩应变量增至8%时,沿锯齿方向电子迁移率增至174 cm²·V^-1·s^-1,达到了MoS₂水平.可见光区介电函数虚部x (y)方向Ⅰ号吸收峰强度随双轴拉伸应变量增加明显增强,而z方向几乎没有变化;可见光区x (y)和z方向的介电函数虚部曲线开始攀升的起点对应的光子能量均随双轴压缩应变量增加...     

n型6H-SiC拉曼散射光谱的温度特性（英文）

三片具有不同载流子浓度的n型6H-SiC体材料用于83K到673K的变温拉曼散射研究,能够得到变温的拉曼散射模。通过测量可以得到,随着温度的增长,不同的声子散射模的拉曼峰逐渐变小。运用声子频率的温度特性计算公式,对三片样品的三个声子模的峰位进行拟合能够得到很好的拟合结果。6H-SiC样品的纵光学声子模(LOPC)的拉曼位移像其他的拉曼模一样,随着温度的增加而变小。在较高的温度时所有的声子模明显展宽。     

Theoretical study on the band structure and optical properties of 4H-SiC

We have studied the band structure and optical properties of 4H-SiC by using a full potential linearized augmented plane waves (FPLAPW) method. The density of states (DOS) and band structure are presented. The imaginary part of the dielectric function has been obtained directly from the band structure calculation. With band gap correction, the real part of the dielectric function has been derived from the imaginary part by the Kramers－Kronig (KK) dispersion relationship. The values of reflectivity for normal incidence as a function of photon energy have also been calculated. We found the theoretical results are in good agreement with the experimental data.     

Mo掺杂4H-SiC的磁性和光学性能的第一性原理研究

基于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4H-SiC的本征体系、过渡金属元素Mo单掺杂4H-SiC体系的电子结构、磁性和光学特性。结果表明：Mo掺杂将导致4H-SiC由本征非磁性变为p型磁性半导体材料,其带隙值由2.88 eV 变为0.55 eV。当Mo掺杂浓度为1.359×1021 cm-3时,磁矩为0.98 ,这表明掺Mo后的4H-SiC材料可以作为自旋电子元器件的备选材料。此外,Mo掺杂4H-SiC体系在（100）和（001）方向的静态介电常数分别为3.780和3.969。介质函数虚部不为0的起始点发生红移,表明掺杂使电子更容易跃迁。     

4H-SiC中基面位错发光特性研究

本文利用阴极荧光(CL)和选择性刻蚀的方法对4H-SiC同质外延材料中基面位错的发光特性进行了研究. 结果表明螺型基面位错(B_TSD)和混合型基面位错(B_MD)分别具有绿光和蓝绿光特性,其发光峰分别在530 nm附近和480 nm附近. 从测试结果中还发现B_MD 的发光位较B_TSD有所蓝移,分析认为B_TSD位错芯附近原子沿伯格斯 关键词： 4H-SiC 基面位错 发光特性 禁带宽度     

Al掺杂SnO2 材料电子结构和光学性质

采用基于第一性原理的线性缀加平面波方法(FP-LAPW),研究Al掺杂SnO₂材料Sn_1-xAl_xO₂ (x= 0,0.0625,0.125,0.1875,0.25)的电子结 构和光学性质,包括能带结构、电子态密度、介电函数和其他一些光学性质.计算结果表明,掺杂Al之后价带上部分折叠态增加,价带宽度发生收缩,对导带底起作用的Sn 5s态减少,使得带隙增宽,且态密度整体向高能方向发生移动.随着Al掺杂量的增加带隙越来越宽,Al杂质能级在导带部分与Sn 5p态电子相互作用逐渐增强,虚部谱中的第一介电峰的强度随掺杂Al浓度增大而减弱.同时,吸收谱及其他光学谱线与介电函数虚部谱线相对应,各谱线均发生蓝移现象,对应带隙增宽,从理论上指出了光学性质与电子结构之间的内在关系. 关键词： 能带结构 态密度 光学性质 介电函数