砷化鎵材料的團簇及其光電特性研究.pdf

1、砷化鎵材料作為一種直接帶隙雙能谷化合物半導體材料,以其優(yōu)越的光電特性在微電子和光電子學領域有著廣泛的應用。非摻雜半絕緣砷化鎵材料的團簇深能級缺陷影響著材料和器件的光電性能,深入研究砷化鎵團簇的結構和性質,不論對砷化鎵納米材料的制備和應用,還是對半絕緣砷化鎵材料深能級缺陷的微觀結構和光電特性的分析,都有著極其重要的意義。論文利用雜化密度泛函理論中的B3LYP方法對砷化鎵團簇的幾何結構和振動頻率進行了計算,分析了團簇基態(tài)結構的穩(wěn)定性規(guī)律,研

2、究了團簇與半絕緣砷化鎵深能級缺陷的關系,討論了半絕緣砷化鎵材料吸收大于本征吸收長波限激光的微觀過程,取得以下成果：1計算了GamAsn(m=1-2,n=1-7)中性團簇和Ga2Asn(n=1-7)正負離子團簇的基態(tài)結構,結果表明團簇結構中As-As和As-Ga鍵比Ga-Ga鍵穩(wěn)定,團簇得失電子成為正負離子團簇,離子團簇自身所帶電荷的靜電庫侖作用使得團簇的結構發(fā)生畸變,并影響著團簇的性質和規(guī)律。2 GamAsn(m=1-2,n=1-7)中

3、性團簇的結構穩(wěn)定性隨團簇的As原子數增大而呈奇偶交替變化規(guī)律,As原子為偶數的團簇比As原子為奇數的團簇的結構穩(wěn)定；具有相同原子數的不同系列團簇,As原子數多的團簇比As原子數少的團簇穩(wěn)定。3 Ga2Asn(n=1-7)中性團簇和正離子團簇的結構穩(wěn)定性隨團簇原子數變化的規(guī)律一致,總原子數為偶數的團簇比總原子數為奇數的團簇穩(wěn)定,負離子團簇剛好相反,即總原子數為奇數的團簇比原子數為偶數的團簇穩(wěn)定；原子數相同的團簇,其結構穩(wěn)定性的關系為：負離

4、子團簇>中性團簇>正離子團簇。4 GamAsn(m=1-2,n=1-7)團簇的能隙差隨As原子數的增大呈奇偶交替變化規(guī)律,其中As原子為偶數的團簇比As原子為奇數的團簇的能隙差大,化學活性弱,化學穩(wěn)定性高；具有相同As原子數的GaAsn(n=1-7)團

5、簇和Ga2Asn(n=1-7)團簇,As原子為偶數的兩個團簇比As原子為奇數的兩個團簇的能隙差差值小；原子數相同的Ga2Asn(n=1-7)離子團簇與中性團簇相比,能隙差差異大,即團簇得失電子對團簇的化學穩(wěn)定性的影響大。5 GamAsn(m=1-2,n=1-7)團簇的熱穩(wěn)定性隨團簇總原子數的增大呈奇偶交替變化規(guī)律,其中總原子數為偶數的團簇比總原子數為奇數的團簇的熱穩(wěn)定性好。對于Ga2Asn(n=1-7)離子團簇,正負離子團簇熱穩(wěn)定性隨總