紧束缚方法计算Ⅲ-V族半导体(311)B表面电子结构

本文用紧束缚方法计算了Ⅲ V半导体化合物GaP、GaAs、AlAs和InAs(311)B表面的表面电子结构 .半导体材料的体电子结构采用考虑次近邻相互作用的sp3 模型描述 ,表面电子结构通过求解形式散射理论的格林函数方程得到 .我们给出了四种半导体材料的表面投影能带结构和与它们相对应的各个表面态 ,讨论了各个表面态沿表面布里渊区高对称线Г Y S X Г的色散关系 .通过比较给出了Ⅲ V半导体化合物GaP、GaAs、AlAs和InAs等 (311)B表面共同的表面电子结构特征     

Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物(311)A表面的电子结构特征

在考虑最近邻、次近邻相互作用的SP3模型基础上,采用形式散射理论的格林函数方法计算了Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物GaAs、InSb、InAs和GaP的(311)A表面的电子结构,给出了以上半导体材料体能带的表面投影能带结构,并给出了GaAs的(311)A表面的层态密度函数,分析了各表面态沿表面布里渊区高对称线的色散特性和(311)A表面的共同电子结构特征,计算结果与实验结果基本一致.     

化合物半导体体材料和特性

化合物半导体体材料是除元素半导体材料Si、Ge外的另一类重要的半导体材料。它作为基础材料，在电子学和光学方面的应用变得日益重要。在对Ⅲ—Ⅴ、Ⅱ—Ⅵ、Ⅳ—Ⅵ族、GaN和SiC等半导体材料所进行的大量研究和应用中，高质量的GaP、GaAs、S-I、GaAs和InP等化合物单晶体材料都是必不可少的。     

（GaAs）1（AlaS）1（111）超晶格能带结构的LMTO—ASA计算

用从头计算的LMTO-ASA方法计算(GaAs)_1(AlAs)_1(111)超晶格和体材料GaAs、AlA_3的能带结构,给出布里洲区对称点Γ、Z、D主要能带本征值的对称性标记和对应关系,结果表明,(GaAs)_1(AlAs)_1(111)能带与体材料能带有一定的对应转化关系,能带隙是直接能隙,在布里洲区Γ点。     

GaN,AlN和BN(110)表面反常弛豫的电子结构计算

在紧束缚模型框架下采用形式散射理论方法计算了具有闪锌矿结构的化合物半导体GaN,AlN和BN(110)反常弛豫表面的表面电子结构，讨论了表面弛豫对表面电子结构的影响，并将结果同GaAs(110)表面的表面电子结构作了比较.     

用喇曼光谱研究半导体带隙和合金组分

阐述了从喇曼光谱测量三元化合物半导体的双模频移和双模强度比率来确定含金组分。提出了由共振喇曼散射研究半导体的能带结构。实验观测了半导体 GaP在间接带隙(Γ_8?—Χ_(3c))附近的2TA和2TO双声子共振特性。实验表明共振喇曼散射可以测定半导体的直接带隙和间接带隙。     

超晶格量子阱中的量子力学效应

半导体超晶格由于其特殊的结构,产生了许多新的量子现象.以GaAs/AlAs结构为例,运用薛定谔方程,结合边界条件,对量子阱现象进行了浅析,求得阱中的二维电子气在沿材料生长方向上的能级是分立的,即量子阱中由于局域效应存在着一系列的子能级,且从电子的能态密度的定义出发,计算出其二维电子的能态密度与能级无关.     

Ge/Si(100)界面研究

半导体超晶格材料的研究对于飞速发展着的微电子技术和光电子技术有着非常广泛的应用前景.从七十年代初期首次在GaAs半导体表面制成超晶格材料至今,对超晶格材料的研究已扩展到了其他半导体,Si_(?)Ge_(1-x)合金就是一种可在Si表面生长的超晶格材料.研究Si_xGe_(1-x)/Si超晶格首先是从Ge/Si界面的研究入手的,无论是从半导体-半导体界面研究的角度出发还是从实际应用的角度来考虑,如寻找一种便宜衬底材料来生长具有高效的GaAs太阳能电池薄膜等光电器件和GaAs电子器件,Ge/Si这种体系的界面研究就成了一个非常有兴趣的课题.本文用XPS、AES、ELS、CEED等表面手段研究在室温条件下Ge/Si(100)的界面形成.     

压力下半导体GaAs的电子表面态

使用插值拟合近似获得晶格常数、带隙随压力的解析表示，采用变分法研究了流体静力学压力对半导体GaAs电子本征表面态的影响，数值结果表明，随压力增加电子表面态能级明显向上移动，且电子趋近表面。     

Oxide／GaAs的费米能级钉扎效应

用表面光伏方法研究了N-GaAs(100)在21～320K温度范围内的表面势V_、表面费米能级R_的温度性质和费米能级钉扎效应,得到Oxide/N-GaAs(100)系统的费米能级钉扎位置为E.+0.75eV,并通过与已有工作的比较指出GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的费米能级钉扎位置应与晶面取向无直接联系。     

纤锌矿氮化物半导体中电子-声子相互作用对表面电子态的影响

采用变分法研究了半无限纤锌矿氮化物半导体中电子表面态问题. 计及电子与表面光学声子相互作用和结构异性的影响导出了系统的有效哈密顿量, 获得了电子表面态能级、电子与表面光学声子相互作用能量分别随表面势垒的变化关系. 对GaN, AlN和InN进行了数值计算.结果表明,电子与表面声子的相互作用使电子的表面能级下降, 并且纤锌矿结构的GaN和AlN中电子-声子相互作用能量较闪锌矿结构大,而对InN情况正好相反.在计算的所有材料中纤锌矿材料的电子表面能级比闪锌矿的低几百meV.电子与表面光学声子相互作用对表面电子态的影响不应被忽略.     

用表面光伏法测定Ⅲ-Ⅴ族化合物少子扩散长度

本文用表面光伏(SPV)法测定了不同掺杂的Ⅲ-Ⅴ族化合物(n型GaAs、GaP和InP)较小的少子扩散长度。SPV法和扫描电镜法的相对误差小于±5％。比较了三种SPV法的测量精度,发现由本文提出的等光强法较好,讨论了SPV法应用条件和产生测量误差的主要因素。     

BN(110)弛豫表面电子结构的理论研究

本文利用形式散射理论的格林函数方法，采用考虑最紧邻的sp^3s^*模型描述体带，计算了BN（110）面的电子结构，分别给出了理想表面和驰豫表面的投影带结构和波矢分辨的层态密度，并进行了较详细的讨论。结果表明：BN（110）DM面的电子结构与大多数Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半导体的（110）面的电子结构定性上是类似的，但在各表面态的能级位置、色散特性和轨道特性等方面均有较大的差别。这与它的反常弛豫有一定的关系。     

p—GaP／Au—Sb／Au—Zn体系的接触界面

采用X光电子能谱(XPS)研究了Au-Zn/Au-Sb与p-GaP接触体系的界面结构及其组分随着A_r~ 溅射刻蚀深度的变化,实验结果表明,在一定的合金温度下由于GaP和Au-Zn/Au-Sb层之间金属-半导体互扩散生成Au-Ga反应层,GaSb化合物并含有Zn的原子,Zn内扩散使界面形成一个较高掺杂浓度的再生长层,可改善M-S欧姆接触性质,此外,界面上还有碳、氧杂质的沾污,有效地清除半导体表面氧化层对于制好欧姆电极是重要的。     

GaN(110)表面原子及电子结构的第一性原理研究

用缀加平面波加局域轨道方法计算了立方GaN及其非极性 ( 1 1 0 )表面的原子结构和电子结构 ,得到的GaN晶格常数及体积弹性模量与实验值符合得很好 .用层晶超原胞模型计算立方GaN ( 1 1 0 )表面的原子和电子结构 ,发现表面顶层原子发生键长收缩并旋转的弛豫特性 ,表面阳离子向体内移动 ,与周围阴离子形成sp2 杂化 ,而表面阴离子则形成p3 型锥形结构 .其面旋角为 1 4 .1°,比传统的Ⅲ V族半导体 ( 1 1 0 )表面面旋角 ( 30°± 2°)小得多 ,这主要与材料的离子性有关 .此外 ,在带隙附近还发现了两个表面态 ,一个是占据的表面态 ,主要是由N的p电子构成的 ;另一个是空态 ,主要由阳离子的轨道构成 .在驰豫后 ,这两个表面能带都移出带隙 ,分别进入导带和价带 ,形成共振表面态     

发光二极管及其亮度

发光二极管因其体积小、耗电省,可靠性高(寿命达10~4——10~6小时),响应速度快(10~(-9)——10~(-7)秒)、工作电压低、能与集成电路匹配,近年来在袖珍计算机、钟表、各种小型数字化仪表等装置中得到广泛的应用。发光二极管目前大多由Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体及它们的混晶材料制成。我们所制作的发光二极管就是用有一定混晶比x的磷化镓(GaP)和砷化镓(GaAs)的混晶材料磷砷化镓(GaA_(s1-x)P_x)这种三元化合物,依其混晶比之不同,禁带宽度可以在一个很宽的范围内变化。发光二极管是结型场致发光器件。它的主要结构是一个在外加正向电压下能发光的P—N结。图1(a)表示热平衡状态下P—N结的能带图.当给P—N结加上一定的正向     

GaAs(114)A表面投影能带和表面态分析

基于GaAs(114)A表面的几何结构，采用散射理论的格林函数方法，首次从理论上计算了GaAs（114）A表面的电子结构，得到了该表面的投影能带结构，并从键合结构上分析了各表面态的轨道特征和色散特性，结果表明，在基本带隙中有4个表面态，异极带隙中有2个表面态，这些表面态分别与表面的离子悬挂键相对应。     

氢吸附对新型的类石墨烯BN结构电子性质的影响

采用半金属元素硼(B)和氮(N)替代石墨烯中的碳元素(C)位置,构建了一个类石墨烯的结构,然后让氢原子分别吸附在B和N正上方形成一类复合材料.通过第一性原理的电子结构计算给出了此类体系的能带图、态密度图以及电荷分布情况.发现H吸附位的不同对材料的物理性能影响很大,其中在B和N构建的类石墨烯结构中,B原子正上方的H吸附位复合材料为无能隙自旋半导体材料,H原子的吸附改变了各个原子轨道的贡献比,并且在母材料中引入了自旋极化,从而形成了一类自旋极化的磁性材料.     

GaAs光致发射极化电子源的原理及其在极化(e.2e)中的应用

GaAs半导体光致发射极化电子源是70年代末国际上出现的一种新型极化电子源。它采用GaAs半导体晶片作为光阴极，并在高真空环境下将碱金属铯及氧化剂镀到光阴极上，以获得负电子亲和势（Negative lectron Affinity）表面，然后通过用波长合适的圆偏振激光阴极，来获得自旋极化的电子束，详细讨论了GaAs半导体光致发射极化电子源的原理及实验过程，并介绍了极化电子在极化（e.2e)反应中的应用。     

AlGaAs/GaAs多量子阱表面光伏的真空特性

测量AlGaAs/GaAs多量子阱在不同真空度中的表面光伏谱,研究半导体量子阱表面态的真空敏感机理.半导体量子阱表面光伏与真空度有关,主要是由于表面吸附的氧原子的作用.