导读:本文包含了合金半导体论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:能带结构,K·,P方法,Ga,In-V合金,超晶格
合金半导体论文文献综述
王凯林[1]（2019）在《镓/铟合金半导体的能带反交叉效应研究》一文中研究指出随着半导体产业技术的不断发展,各种各样的半导体材料不断涌现。镓、铟半导体合金作为半导体材料的重要角色,在太阳能电池,光电器件,超高速器件,微波器件等领域都有着广泛的应用。在半导体电子器件中,俄歇复合是影响器件性能的一个重要因素。经研究发现俄歇复合效应会大大限制光电子器件的运行效率与热稳定性,成为光电子器件发展的瓶颈。本论文从半导体的电子能带结构入手,将具有高自旋轨道劈裂能的Bi原子掺杂到镓/铟本征合金中,提出了抑制俄歇复合效应的可行性。同时也论证了四元化合物InAsNBi在超晶格红外探测器中的应用潜质。本论文的主要研究内容包括:(1)借助能带反交叉理论,研究了镓/铟化合物半导中掺入N,Bi原子的电子能带结构性质变化。由于△SO与Eg的相对大小是衡量半导体光电子器件运行效率和温度稳定性重要指标。首先分析了镓化物和铟化物的掺铋影响,计算了自旋轨道劈裂能Aso和带隙Eg随掺Bi浓度的变化关系,研究结果表明,Bi杂质态与本征半导体价带相互作用导致价带的分裂,进而导致带隙的减小。为了进一步提高半导体能带的调控范围,计算并研究了四元合金InPNBi,InAsNBi的能带结构。在计算四元合金的过程中,考虑了衬底对半导体材料能带偏移所带来的影响。计算结果显示InAsNBi在N的浓度超过2.2%,Bi浓度大于5%时候可以抑制俄歇复合效应。(2)计算并对比研究InAsNBi/GaSb超晶格结构的多量子阱能带结构与传统的InAs/GaSb二类超晶格结构。计算选择使用能够抑制俄歇复合的InAsNBi材料去替换超晶格结构中的InAs层材料。对比研究了替换前后超晶格的电子能带变化。计算显示InAsNBi/GaSb超晶格能够保持InAs/GaSb器件所具有的截止波长,在红外探测器应用上将会有更广阔的应用前景。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-06-06）
罗明海[2]（2016）在《Ⅱ-Ⅵ族叁元合金半导体热力学性质的第一性原理研究》一文中研究指出ZnO及其它Ⅱ-Ⅵ族半导体材料由于其优异的性能而在光电、压电、热电、铁电等诸多领域被广泛应用。自上世纪90年代ZnO薄膜在室温下发生光泵浦激发近紫外激光发射的现象被报道后,ZnO作为新型的光电信息功能材料引起了研究热潮。然而要实现ZnO在光电器件上的应用,必须解决ZnO的能带工程(能隙调控)和p型掺杂两大关键问题。ZnO的能带调控一般通过等价离子的取代来实现,例如阳离子部分取代Zn形成MeZnO(Me = Mg,Be,Cd等)叁元合金或阴离子取代O形成ZnOX(X = S,Se,Te等)叁元合金。研究表明,等价阳离子部分取代Zn形成的MeZnO(Me = Be,Mg,Cd等)合金中会存在相分离,并且Me的固溶度有限。在理论上,目前对Ⅱ-Ⅵ族叁元合金的固溶体性质进行深入研究的报道比较少。本文采用第一性原理计算结合集团展开法,研究了CdxZn1-xO、BexZn1-xO、MgxZn1-xO、CdO1-xSx和ZnS1-xSe等Ⅱ-Ⅵ族叁元合金固溶体的热力学性质。分析了不同成分下 CdxZn1-xO、BexZn1-xO、MgxZn1-xO、CdO1-xSx和ZnS1-xSex等叁元合金的形成能和相图,主要研究内容及结论如下:(1)计算了纤锌矿(WZ)和岩盐矿(RS)CdxZn1-xO叁元合金的形成能和相图。通过形成能的计算,发现大部分CdxZn1-xO合金构型的形成能都大于零,表明ZnO和CdO在低温下难于结合形成固溶体。进一步计算发现了 WZ-CdxZn1-xO合金的两个亚稳相结构(Cd1/3Zn2/3O 和 Cd2/3Zn1/3O)。对 Cd1/3Zn2/3O 和 Cd2/3Zn1/3O 两个亚稳相的晶格常数a和c、键长、O-Zn(Cd)-O键角以及电子结构进行分析发现,随着Cd在WZ-CdxZn1-xO合金中含量的增大,晶格常数a和c都逐渐增大,然而晶格常数的比值c/a逐渐减小。同样,随着Cd掺杂量的增大,O-Zn(Cd)-O键角大小和能带带隙逐渐变小。计算分析了纤锌矿和岩盐矿结构CdxZn1-xO的有效集团交互系数,发现双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对形成能的贡献最大。通过计算WZ-CdxZn1-xO和RS-CdxZn1xO合金的两相相图,发现在1600 K时Cd在WZ-ZnO中的固溶度为0.13,然而Zn在RS-CdO中的固溶度为0.01。(2)计算了纤锌矿和闪锌矿结构(ZB)BexZn1-xO的形成能和热力学相图。通过形成能的计算,发现大部分BexZn1-xO合金构型的形成能都大于零,表明ZnO与BeO在低温下难于结合形成固溶体。WZ-BexZn1-xO和ZB-BexZn1-x)的有效集团交互系数计算显示,对于WZ-BexZn1-xO来说,双原子和四个原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导作用,表明双原子和四个原子的集团对形成能的贡献最大。对于ZB-BexZn1-xO来说,双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对形成能的贡献最大。文章通过计算纤锌矿和闪锌矿BexZn1-xO的相图发现,声子振动对纤锌矿和闪锌矿BexZn1xO的相图影响很大。晶格振动对Be(Zn)在ZnO(BeO)中的固溶度具有很大的影响。(3)计算了纤锌矿和岩盐矿结构MgxZn1-xO合金的形成能和热力学相图。通过计算MgxZn1-xO的形成能,发现在低温下大部分MgxZn1-xO合金构型的形成能都小于零,表明ZnO与MgO在低温下容易结合形成固溶体。同样计算了纤锌矿和岩盐矿结构MgxZn1-xO的有效集团交互系数。由有效集团交互系数得出对MgxZn1-xO来说,双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对MgxZn1-xO形成能的贡献最大。对WZ-MgxZn1-xO和RS-MgxZn1-xO的两相相图分析发现Mg较难固溶于纤锌矿型的ZnO中,而Zn较容易固溶于岩盐矿结构的MgO中。(4)计算了纤锌矿和岩盐矿结构CdO1-xSx的形成能和热力学相图。通过计算CdO1-xSx的形成能,发现大部分CdO1-xSx合金构型的形成能都大于零,表明在低温下CdO与CdS难于结合形成固溶体。同样计算了纤锌矿和岩盐矿结构CdO1-xSx的有效集团交互系数。双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对CdO1-xSx形成能的贡献最大。计算和分析了 WZ-CdO1-xSx和RS-CdO1-xSx的两相相图,研究得到S较难固溶于RS-CdO中,而O较容易固溶于WZ-CdS中。(5)对WZ-ZnS1-xSex和ZB-ZnS1-xSex的形成能和相图等热力学性质进行了研究。通过计算纤锌矿和闪锌矿结构ZnS1-xSex的形成能,发现大部分ZnS1-xSex合金构型的形成能都大于零,表明ZnS与ZnSe在低温下难于结合形成固溶体。由有效集团交互系数分析发现双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对形成能的贡献最大。计算并且分析了 ZnS1-xSex合金的x-T相图,发现不管是纤锌矿结构还是闪锌矿结构合金,Se在ZnS中的固溶度与S在ZnSe中的固溶度基本上相等。对于上述5个体系的半导体合金,通过比较发现集团展开法计算的形成能和采用第一性原理计算的形成能两者基本相等,从而证实了采用集团展开法计算合金形成能的有效性与可行性。(本文来源于《湖北大学》期刊2016-09-29）
杨学弦,赵鹤平,彭金璋[3]（2016）在《合金半导体材料拉曼计量谱学研究》一文中研究指出实验上,原子层厚度的二维半导体材料几乎都应用拉曼光谱来表征材料的内部原子结构和组份[1,2]。但在理论上,很少从原子化学键弛豫和振动的角度给出二维半导体材料新奇拉曼频移现象背后的物理机制[3]。本文以课题组原创的键弛豫理论[4,5]与密度泛函微扰理论相结合的方法研究过渡金属二硫族化物(TMDs)拉曼频移组份效应。以键参数(键长、键能和配位数)为桥梁,建立具有原始创新的"组份—键参数—拉曼频移"关联理论,发展低维半导体合金材料拉曼谱的数值算法。揭示TMDs合金材料在不同组分下拉曼光谱背后的物理过程和图像;最终通过实验相验证及优化,为知识创新和新型二维半导体合金材料与器件的设计提供理论基础。(本文来源于《第九届计算纳米科学与新能源材料国际研讨会论文摘要集》期刊2016-06-22）
赵泽臣[4]（2011）在《CuInSe_xS_(2-x)和Cu_(2-x)In_xSn_(1-x)Se_(3-x)合金半导体纳米材料制备及表征》一文中研究指出近年来,铜铟硒和铜铟硫两种半导体纳米材料,由于其在太阳能电池方面的应用,受到了广泛的关注。本文用价格低廉、更易得到的S元素取代CuInSe2中部分Se元素,既能改善CIS电池的光电性能,也能降低电池组件的成本,该合金CuInSexS2-x将会成为一种非常有前途的太阳能电池材料。本文用热注射法制备了CuInSeS2-x和Cu2-xInxSn1-xSe3-x两种合金,找到了最佳合成工艺,证明了其合金本质,做到了样品形貌和大小的可控,实现了带隙随着合金组成的变化在一定范围内可调。提出了用常温滴片制备CISS(CuInSexS2-x)薄膜的新方法,使用稀有气体保护退火法处理CISS薄膜,研究了薄膜基本性质,证明了该方法的可行性,探索了一种制备CISS薄膜的新方法。文中所用方法操作更加简单、毒性更小、成本更加低廉,更有利于工业化生产。(本文来源于《长春理工大学》期刊2011-03-01）
杨福华,谭劲,周成冈,凌芝[5]（2009）在《SiGe合金半导体中自间隙缺陷和两种碳相关缺陷的计算研究》一文中研究指出采用从头计算(abinitio)的方法对比研究了Si1-xGex合金半导体材料中W缺陷、CiCs缺陷和CiOi缺陷的性质。在Si1-xGex合金中,Ge原子不能与缺陷核心的C原子和O原子直接成键,但可能与W缺陷核心的间隙Si原子相连。在含CiOi缺陷的晶胞中,Ge原子倾向于取代沿[110]伸长方向的Si原子。随着合金中Ge含量的升高,W缺陷的形成能不断增加,结构稳定性逐渐降低。与W缺陷不同的是,CiCs缺陷和CiOi缺陷在不同Ge含量的Si1-xGex合金中形成能变化较小,变化幅度在0.15eV以内,理论研究结果与前人的实验结果相吻合。(本文来源于《稀有金属》期刊2009年03期）
杨福华[6]（2008）在《硅和硅锗合金半导体中碳相关缺陷和自间隙缺陷的从头计算研究》一文中研究指出Si_(1-x)Ge_x合金是一种新型半导体材料，它与传统的Si工艺相兼容，又能实现“能带工程”，是现在和未来的微电子产业中重要半导体材料。随着器件尺寸的迅速变小，Si和Si_(1-x)Ge_合金半导体材料中存在的B等掺杂剂瞬间增强扩散作用(Transient EnhancedDiffusion)不容忽视。集成的器件经过离子注入掺杂后，在退火的过程中会在注入层周围形成小的间隙原子团簇，而间隙Si原子是B等掺杂剂瞬间增强扩散的主要介质。幸运的是碳(C)杂质可以捕捉和储存间隙Si原子，降低间隙Si的浓度，从而很好地抑制这种瞬间增强扩散作用。因此，碳相关缺陷和自间隙缺陷在Si和Si_(1-x)Ge_x合金材料中的性质和演化对半导体性能影响很大。本文根据密度泛函理论(DFT)中的局部密度近似(LDA)，用从头计算法(ab initio)对比研究了Si和Si_(1-x)Ge_x合金半导体材料中C_iC_s缺陷、C_iO_i缺陷和一种自间隙缺陷(W缺陷)的性质。通过计算得到了叁种缺陷在Si和Si_(1-x)Ge_x合金半导体材料中的相应缺陷结构状态。在纯Si体系中，C_iC_s缺陷(A型结构和B型结构)、C_iO_i缺陷和W缺陷的形成能分别为4．602 eV(A结构)、4．367 eV(B型结构)、3．84 eV和8．27 eV。含C_iC_s缺陷和C_iO_i缺陷Si_(1-x)Ge_x合金中的Ge原子不能与C原子和O原子直接相连形成Ge-C键和Ge-O键，而是取代偏离缺陷中心位置的Si原子，但含W缺陷的Si_(1-x)Ge_x合金中，Ge取代不同位置Si原子的形成能之间的差异均小于0．4 eV，与纯Si体系中W缺陷的形成能相比差值较小，不能排除Ge原子与间隙Si原子直接相连的可能性。有趣的是，在含C_iO_i缺陷的晶胞中，Ge原子倾向于取代沿[110]方向的Si原子。Si_(1-x)Ge_x合金是一种完全固溶体，其价电子密度分布与纯Si体系几乎相同，且Ge的加入对C_iC_s缺陷和C_iO_i缺陷的价电子密度分布影响也很小。在Si_(1-x)Ge_x合金中，随着Ge含量的升高W缺陷的形成能不断增加。在Ge含量小于4．69％时变化较小；而当Ge含量大于4．69％时，W缺陷的形成能迅速升高，结构稳定性逐渐降低。与W缺陷不同的是，C_iC_S缺陷和C_iO_i缺陷在不同Ge含量的Si_(1-x)Ge_x合金中形成能变化较小，变化幅度在0．15 eV以内。这可能与小半径原子C、O和大半径原子Ge之间的互补偿作用有关。通过对不同Ge含量的Si_(1-x)Ge_x合金中缺陷的性质研究发现，在较低Ge含量的Si_(1-x)Ge_x合金中，叁种缺陷的性质和在纯Si体系中的性质差别较小，但Ge含量增加到较高时各缺陷表现出不一样的性质特征。当Si_(1-x)Ge_x合金中的Ge含量较小时，C_iC_s缺陷的A型和B型结构的能量差值在0．235～0．220 ev范围内微小变化；而Ge含量大于25％以后，能量差值迅速减小到0．1 eV左右。由于Ge含量的增加降低了A型结构的形成能，使得A型结构越来越稳定，这在一定程度上导致了Si_(1-x)Ge_x合金中在C元素浓度一定的情况下，C_iC_s缺陷的A型结构所占比例相对增加，而B型结构所占比例相对减少。C_iC_s缺陷在Si和Si_(1-x)Ge_x合金中的退火实验结果表明，C_iC_s缺陷的A型结构在组成原子获得一定能量的条件下，可以跨越它与B型结构之间的势垒而调整转变为B型结构；由于合金中Ge的加入改变了A型结构与B型结构之间的势垒关系，使得缺陷结构转变依赖于Ge的含量、Ge取代的位置、退火温度等。(本文来源于《中国地质大学》期刊2008-05-01）
杨福华,谭劲,周成冈,罗红波[7]（2008）在《Si_(1-x)Ge_x合金半导体中C_iC_s和C_iO_i缺陷随Ge含量的变化》一文中研究指出采用从头计算(abinitio)的方法对Si和Si1-xGex合金半导体材料中CiCs缺陷的性质进行探讨,同时也对比调查了CiOi缺陷在Si和Si1-xGex合金中的性质.在不同Ge含量的Si1-xGex合金中CiCs和CiOi缺陷的结构都具有较好的稳定性;从能量学角度,Ge原子不能与C或O原子直接成键.CiCs缺陷的A型和B型结构在Si1-xGex合金中表现出的行为基本类似,但是A型结构随着Ge含量的增加形成能逐渐减小,结构越来越稳定,而B型结构的形成能先有所下降后逐渐增加;A型和B型结构的能量差值随着Ge含量的增加先在小范围内变化后迅速下降.CiOi缺陷形成能的变化特征较为复杂.纯Si体系在1000K及以上温度的等温退火过程中,CiCs缺陷的A型结构会向B型结构转变;Si1-xGex合金在进行等温退火时CiCs缺陷的A型结构的变化特征与退火温度、Ge含量和Ge取代的位置等因素有关.(本文来源于《物理学报》期刊2008年02期）
马德伟[8]（2003）在《带隙可调的Zn_（1-x）Cd_xO合金半导体薄膜的研究》一文中研究指出ZnO及其合金由于具有宽的直接带隙，在紫蓝光发光二极管和激光二极管等光电器件方面具有非常广阔的应用前景。ZnO和GaN有相同的晶体结构和相似的晶胞参数和带隙宽度，但具有比GaN更高的激子束缚能，因此更容易在室温或更高温度下实现高效率的受激辐射，同时具有较低的阈值电压。ZnO中引入Cd组分，形成Zn_(1-x)Cd_xO合金半导体，可以实现发光波长从紫外光波段变化到蓝光甚至绿光波谱范围；而且在固溶范围内，Zn_(1-x)Cd_xO合金的晶体结构和晶胞参数变化不大，这为制备ZnO／ZnCdO异质结、超晶格及量子阱等结构提供了有利条件，因此Zn_(1-x)Cd_xO合金半导体的研究具有非常重要的意义。 目前国际上关于Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的研究还比较少，且薄膜的结晶质量都很差，类似于非晶相或具有多相结构。我们硅材料国家重点实验室叶志镇教授研究小组是国内最早开展ZnO方面研究的单位之一，在ZnO薄膜晶体的生长、p型掺杂及ZnMgO合金半导体等方面都取得了一些成果。鉴于ZnCdO合金半导体在ZnO基半导体器件方面亦具有潜在的重要研究价值，本课题特从事此方面的研究，现介绍如下： 我们以Si(111)、蓝宝石及玻璃等为衬底溅射沉积了Zn_(1-x)Cd_xO(O≤x≤1.0)薄膜，系统研究了温度、组成等参数对薄膜晶体结构的影响。研究表明，溅射沉积Zn_(1-x)Cd_xO(0≤x≤0.6)薄膜的优化工艺生长参数分别为：衬底温度450℃，溅射功率40～60W，溅射气压3～5Pa，且Ar／O_2=1／4。并且发现，当x≤0.6时，薄膜为高度c轴择优取向的单相合金固溶体；x=0.8时，薄膜发生明显分相；x=1.0时，薄膜亦具有高度择优取向。首次获得合金薄膜的室温和低温PL谱，从而证实薄膜是单相晶体发光；随着Cd组分含量的增加，薄膜发光峰向长波方向移动，从376nm(x=0)变化到414nm(X=0.6)，为进一步研制ZnO基蓝光光电器件奠定了基础；对合金薄膜能带工程从理论方面进行了深入研究，提出了固溶范围内其带隙E_g与Cd组分含量x之间的关系：E_g(x)=3.29664-1.21687x+1.25539x~2(0≤x≤0.53)，而其晶胞参数c与Cd组分含量x之间的关系符合Végard定律：c(x)=0.5229+0.00357x。初步提出了发光谱中黄绿光的发光机制，认为它主要与V_o~+缺陷能级与V_(Zn)~-，V_(Cd)~-和O_i~-等缺陷能级之间的电子跃迁有关，其它如Zn_i、Cd_i、O_(Zn)、O_(Cd)等缺陷可能对黄绿发光有次要影响。 确定薄膜实际组成是合金薄膜研究的基本和重要任务，借助于XPS测试，我们发现，溅射沉积的Zn_(1-x)Cd_xO(0≤x≤1.0)薄膜组成与靶材组成基本保持一带隙可调的znl一CdxO合金半导体薄膜的研究致，且薄膜中Zn、Cd元素均以氧化态存在;籍SIMS测试，我们发现了Cd组分易在薄膜与硅衬底界面处发生偏聚的现象，而薄膜中Zn、O组分随深度变化分布均匀，且Zn、Cd在薄膜表面均基本无偏析现象。 我们研究发现了Zn，一xCdxO薄膜电阻率随Cd组分变化发生突变的现象，当cd组分含量x切.4时，znl_xCdxo薄膜的电阻率在1 03身cm数量级以上，自由电子浓度在10’5一10’“/c厅数量级，薄膜近似为绝缘体;cd组分含量为60%左右时，薄膜电阻率陡然下降为0.422Q·cm，同时其自由电子浓度骤增至一101即cm3，我们对此也作了解释;Cd含量继续增加时，薄膜电阻率亦随之降低，自由电子浓度则持续增加，应0.8时，薄膜近似为导体。 衬底对薄膜的结晶质量具有非常重要的影响，我们发现:蓝宝石上沉积的薄膜具有最优的结晶质量，硅衬底次之，玻璃由于为非晶态，在其上沉积的薄膜结晶质量最差。 为了进一步提高薄膜的结晶质量，我们对znl一CdxO(O夕夕.0)薄膜作了退火处理，并且发现:300℃退火可基木消除原位沉积薄膜的内应力，减少薄膜内部的品体缺陷，但其结品质量提高不大;500℃下退火的薄膜具有最高的XRD强度，但Cd组分含量较高(、七仪6、的薄膜易发之!:CdO绍分的相偏析和再蒸发现象;薄膜在500℃一下的退火时间一般不易超过lh，而且退火气氛应选择02气氛。 总之，我们本课题的研究无论在国内还是在国际均处于领先水平，为Zn，一CdxO合金半导体薄膜的进一步研究奠定了基础。(本文来源于《浙江大学》期刊2003-12-01）
祁慧,高勇,安涛[9]（2003）在《Si_(1-x-y)Ge_xC_y合金半导体技术及其应用》一文中研究指出随着半导体材料及工艺水平的迅速发展,Si1-x-yGexCy合金材料在近年内受到了广泛重视。C组分的引入所带来的应变补偿作用,很好地解决了Si1-xGex合金中的晶格失配问题,使Si衬底上生长的外延层质量和厚度都得到相应提高,并且由于C组分所带来的能带补偿作用,使材料的光电特性也得到改进。文章综述了Si1-x-yGexCy合金的研究进展及其物理特性,并对其在FET、HBT、光电子器件等方面的应用进行了详细的阐述。(本文来源于《微电子学》期刊2003年02期）
连世阳[10]（1999）在《N型合金半导体的低温电子喇曼散射》一文中研究指出研究了ｎ－Ｇａ１－ｘＡｌｘＡｓ（ｘ＞０．４５）的电子喇曼散射．根据晶格动力论，讨论了Ⅲ－Ⅴ合金半导体的ＤＸ中心的物理起因．结果表明在ｎ－Ｇａ１－ｘＡｌｘＡｓ（ｘ＞０．２２）中存在施主双稳态特性．在低温下，光感应的施主亚稳态是平常的类氢能级，此浅施主态引起了间接带隙ｎ－Ｇａ１－ｘＡｌｘＡｓ（ｘ＞０．４５）的电子喇曼散射和束缚声子以及直接带隙ｎ－Ｇａ１－ｘＡｌｘＡｓ（ｘ＜０．４５）的低温持续光电导．当温度升高时，该类氢能级的电子退回到稳定的ＤＸ中心的深能态．(本文来源于《厦门大学学报(自然科学版)》期刊1999年01期）
合金半导体论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
ZnO及其它Ⅱ-Ⅵ族半导体材料由于其优异的性能而在光电、压电、热电、铁电等诸多领域被广泛应用。自上世纪90年代ZnO薄膜在室温下发生光泵浦激发近紫外激光发射的现象被报道后,ZnO作为新型的光电信息功能材料引起了研究热潮。然而要实现ZnO在光电器件上的应用,必须解决ZnO的能带工程(能隙调控)和p型掺杂两大关键问题。ZnO的能带调控一般通过等价离子的取代来实现,例如阳离子部分取代Zn形成MeZnO(Me = Mg,Be,Cd等)叁元合金或阴离子取代O形成ZnOX(X = S,Se,Te等)叁元合金。研究表明,等价阳离子部分取代Zn形成的MeZnO(Me = Be,Mg,Cd等)合金中会存在相分离,并且Me的固溶度有限。在理论上,目前对Ⅱ-Ⅵ族叁元合金的固溶体性质进行深入研究的报道比较少。本文采用第一性原理计算结合集团展开法,研究了CdxZn1-xO、BexZn1-xO、MgxZn1-xO、CdO1-xSx和ZnS1-xSe等Ⅱ-Ⅵ族叁元合金固溶体的热力学性质。分析了不同成分下 CdxZn1-xO、BexZn1-xO、MgxZn1-xO、CdO1-xSx和ZnS1-xSex等叁元合金的形成能和相图,主要研究内容及结论如下:(1)计算了纤锌矿(WZ)和岩盐矿(RS)CdxZn1-xO叁元合金的形成能和相图。通过形成能的计算,发现大部分CdxZn1-xO合金构型的形成能都大于零,表明ZnO和CdO在低温下难于结合形成固溶体。进一步计算发现了 WZ-CdxZn1-xO合金的两个亚稳相结构(Cd1/3Zn2/3O 和 Cd2/3Zn1/3O)。对 Cd1/3Zn2/3O 和 Cd2/3Zn1/3O 两个亚稳相的晶格常数a和c、键长、O-Zn(Cd)-O键角以及电子结构进行分析发现,随着Cd在WZ-CdxZn1-xO合金中含量的增大,晶格常数a和c都逐渐增大,然而晶格常数的比值c/a逐渐减小。同样,随着Cd掺杂量的增大,O-Zn(Cd)-O键角大小和能带带隙逐渐变小。计算分析了纤锌矿和岩盐矿结构CdxZn1-xO的有效集团交互系数,发现双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对形成能的贡献最大。通过计算WZ-CdxZn1-xO和RS-CdxZn1xO合金的两相相图,发现在1600 K时Cd在WZ-ZnO中的固溶度为0.13,然而Zn在RS-CdO中的固溶度为0.01。(2)计算了纤锌矿和闪锌矿结构(ZB)BexZn1-xO的形成能和热力学相图。通过形成能的计算,发现大部分BexZn1-xO合金构型的形成能都大于零,表明ZnO与BeO在低温下难于结合形成固溶体。WZ-BexZn1-xO和ZB-BexZn1-x)的有效集团交互系数计算显示,对于WZ-BexZn1-xO来说,双原子和四个原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导作用,表明双原子和四个原子的集团对形成能的贡献最大。对于ZB-BexZn1-xO来说,双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对形成能的贡献最大。文章通过计算纤锌矿和闪锌矿BexZn1-xO的相图发现,声子振动对纤锌矿和闪锌矿BexZn1xO的相图影响很大。晶格振动对Be(Zn)在ZnO(BeO)中的固溶度具有很大的影响。(3)计算了纤锌矿和岩盐矿结构MgxZn1-xO合金的形成能和热力学相图。通过计算MgxZn1-xO的形成能,发现在低温下大部分MgxZn1-xO合金构型的形成能都小于零,表明ZnO与MgO在低温下容易结合形成固溶体。同样计算了纤锌矿和岩盐矿结构MgxZn1-xO的有效集团交互系数。由有效集团交互系数得出对MgxZn1-xO来说,双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对MgxZn1-xO形成能的贡献最大。对WZ-MgxZn1-xO和RS-MgxZn1-xO的两相相图分析发现Mg较难固溶于纤锌矿型的ZnO中,而Zn较容易固溶于岩盐矿结构的MgO中。(4)计算了纤锌矿和岩盐矿结构CdO1-xSx的形成能和热力学相图。通过计算CdO1-xSx的形成能,发现大部分CdO1-xSx合金构型的形成能都大于零,表明在低温下CdO与CdS难于结合形成固溶体。同样计算了纤锌矿和岩盐矿结构CdO1-xSx的有效集团交互系数。双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对CdO1-xSx形成能的贡献最大。计算和分析了 WZ-CdO1-xSx和RS-CdO1-xSx的两相相图,研究得到S较难固溶于RS-CdO中,而O较容易固溶于WZ-CdS中。(5)对WZ-ZnS1-xSex和ZB-ZnS1-xSex的形成能和相图等热力学性质进行了研究。通过计算纤锌矿和闪锌矿结构ZnS1-xSex的形成能,发现大部分ZnS1-xSex合金构型的形成能都大于零,表明ZnS与ZnSe在低温下难于结合形成固溶体。由有效集团交互系数分析发现双原子组成的集团在有效集团交互系数中占主导,表明双原子组成的集团对形成能的贡献最大。计算并且分析了 ZnS1-xSex合金的x-T相图,发现不管是纤锌矿结构还是闪锌矿结构合金,Se在ZnS中的固溶度与S在ZnSe中的固溶度基本上相等。对于上述5个体系的半导体合金,通过比较发现集团展开法计算的形成能和采用第一性原理计算的形成能两者基本相等,从而证实了采用集团展开法计算合金形成能的有效性与可行性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
合金半导体论文参考文献
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