导读:本文包含了族氮化物论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:Ⅲ族氮化物,半导体纳米材料,制备方法,应用
族氮化物论文文献综述
杨帆,王美琪,关卫省[1]（2019）在《Ⅲ族氮化物半导体材料的制备及应用研究进展》一文中研究指出随着第二代半导体的逐渐落后,Ⅲ族氮化物半导体作为具有优良性质的最新一代的半导体材料,已经登上历史的舞台。综述重点归纳了以BN、Al N、Ga N、In N为代表的Ⅲ族氮化物纳米材料的典型制备方法、目前的应用现状,并对存在的问题加以总结。(本文来源于《人工晶体学报》期刊2019年07期）
高晗[2]（2019）在《Ⅲ族氮化物二维结构的点缺陷研究》一文中研究指出Ⅲ族氮化物的二维纳米材料因其独特的电子结构、良好的稳定性和优良的光电性能,在通讯、能源、半导体器件、光电子等领域展现出巨大优势,是当前物理、化学、材料科学等诸多领域的研究热点。在众多的氮化物二维材料中,比较引人关注的有氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)和氮化铟(InN),它们较宽的带隙值和优异的电子、光学特性,使得其在光电器件应用中备受青睐。在材料的生长制备过程中,缺陷的引入无法避免,由于二维材料的低维结构特性,其内包含的缺陷对材料自身性质的影响将会比在叁维体相材料中更为显着,这使得制备实验获得材料的性质与理想材料的性质区别很大。但缺陷对材料的影响并不总是负面的,它也是调控其物理性质的一种重要方法,因此系统而全面的缺陷研究对更好的认识二维材料具有重要意义。本文具体研究内容如下:利用第一性原理研究了点状缺陷对于Ⅲ族氮化物二维材料几何结构和电子特性的调控。在具有点缺陷的Hexagonal结构氮化物中,所有结构均表现为化学稳定,结合能数值与完美结构相比并无明显变化。具有N原子空位缺陷的结构是最容易形成的,同时表现为没有磁性的金属体系;相对来说,金属原子的缺失和替换形成比较困难,对材料电子特性的影响也比较明显,这种缺陷带来了未成对电子,使材料出现磁矩,由原来的非磁性材料转变为铁磁性材料。在金属原子缺失的情况中,费米能级附近的能态发生改变,体系由原来的间接带隙半导体材料转变为半金属材料,而金属原子替换的情况中,体系仍然为半导体材料。这种缺陷对电子特性的调控在实践中具有非常广阔的应用前景。作为补充,利用同族原子的掺杂,研究了Hexagonal结构中几种浓度合金单层材料(AlGaN,InGaN)的几何与电子特性。在所有的稳定结构中,晶胞和结合能的大小与掺杂的浓度存在良好的线性关系,同时间接带隙的数值与浓度变化也呈现出一定的线性特征。形成能计算表明,合金结构中的两种原子比例越接近50%,需要的能量越高,结构形成就越困难。这种掺杂结构扩展了Ⅲ族氮化物材料的种类,并为制作光电子器件选择合适带宽的材料提供了可能。氮化物的Haeckelite结构也是本文点缺陷研究的重点。在Hexagonal结构氮化物中,点缺陷对叁种材料的调控有一定的相似性,因此Haeckelite结构中的点缺陷研究选择GaN材料作为代表,以提高计算效率。计算结果表明,Ga原子或N原子的缺失和替换与在Hexagonal结构中对材料的调控是相似的。而双原子的缺失和位置互换需要分别进行分析,同种缺陷的两种结构形成能相当接近,说明形成的可能性大致相等。VGaN的两种结构均由半导体转变为半金属,但半金属性程度略有差异;Ga?N中,一种结构与原完美结构相似,另一种则出现了晶格重整和微小的磁矩。这些缺陷计算使我们对Haeckelite结构氮化物的认识更加深入,同时为这种新型结构在器件应用中的研究提供了一定的参考作用。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-30）
成伟,石峰,杨书宁,周玉鉴,任彬[3]（2019）在《Ⅲ族氮化物光电阴极原位程序升温脱附（英文）》一文中研究指出建立了理论热脱附和原位程序升温脱附方法研究Ⅲ族氮化物光电阴极部件的热除气过程。基于Malev吸附-扩散除气理论搭建了光电阴极的平板模型,利用Fick第一和第二定理计算得到了除气过程中样品吸附气体浓度、瞬时除气速率以及总的气体脱附量随时间变化的表达式。为便于直观研究,通过截取四阶近似给出不同扩散系数量级下的以上参量随时间的变化曲线。在Ⅲ族氮化物光电阴极TPD动态法实验中,研究并分析了光电阴极部件在不同恒温除气阶段的残余气体谱图,由此得出进入真空中的脱附气体种类。采用最小二乘法拟合得到:恒温1 000 K的条件下,N_2的扩散系数为5×10~(-5)cm~2/s。通过理论分析结合TPD实验,Ⅲ族氮化物光电阴极部件热清洗的有效去除污染加热温度得到了有效的评估和验证。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2019年10期）
翁瑶,符跃春,林国涛,吴世翀[4]（2018）在《Si(110)衬底上Ⅲ族氮化物薄膜的研究进展》一文中研究指出Si(110)衬底与III族氮化物独特的取向关系使AlN和GaN薄膜的外延生长及其LED器件受到广泛关注。详细分析了AlN和GaN薄膜与Si(110)衬底的取向关系,指出了薄膜与Si(110)衬底在[1100]AlN//[001]Si方向上的高晶格匹配度不仅可以有效降低薄膜的位错密度,还将提高薄膜在[1120]AlN//[110]Si方向上的生长速度;综述了Si(110)衬底上薄膜的制备方法及研究进展,从薄膜的显微组织结构方面,说明Si(110)衬底具有可以提高AlN和GaN薄膜结晶质量等优势。介绍了Si(110)衬底上氮化物薄膜基LED器件的结构和性能,并指出其应用优势、发展潜力和发展方向。最后,简单讨论了Si(110)衬底上AlN和GaN薄膜还存在的问题及面临的挑战。(本文来源于《微纳电子技术》期刊2018年11期）
相恒高[5]（2018）在《Ⅲ族氮化物纳米晶力学特性及结构演化的分子动力学模拟》一文中研究指出材料的力学特性与内部演化,在宏观尺度已经具有了较为完备的研究方法和理论模型。然而在纳米尺度上,其研究仍处于认识和发展阶段。Ⅲ族氮化物纳米材料作为主要的第叁代半导体材料,在航空航天涂层材料和电源系统等诸多领域有着广泛应用,而力学性能恰好是其应用服役的基础。同时,力学调控也可以改变材料的力学、电学等特性。本文运用分子动力学模拟方法,对Ⅲ族氮化物的力学特性和结构演化进行了研究。我们发现单晶AlN中会出现B4-B1相变、无定型化以及位错滑移。通过对不同取向AlN的纳米压痕模拟分析,发现了B4-B1相变的两种变形路径,路径I通过Al和N原子的两次反向平行运动实现:首先是平行于[0001]晶轴方向,第二次是垂直[0001]晶轴方向的水平运动。路径II与路径I类似,但Al和N原子的两次平行运动顺序与路径I相反。此外,相变路径I在[0001]和[(?)]晶向压痕出现,而路径II在[(?)]和[(?)]两个晶向压痕出现。同时,位错滑移也出现在不同取向的压痕中,在初始变形阶段,相变是[0001]和[(?)]晶向的主要变形机理;而[(?)]晶向主要变形是位错滑移,[(?)]晶向则兼具了滑移和相变。在足够的压痕深度下所有晶向都会发生相变和位错滑移。此外,我们提出了Ⅲ族氮化物位错环形成的两种机制。一种是“套索型”机制,与金属中观察到的位错环形成机制相似,另一种是“嵌套型”机制,其在文献中从未被报道。“嵌套型”机制表示为:两个不同的彼此相邻剪切环的螺型位错部分,可以发生交滑移相交并湮灭,最后产生棱形位错环。此外,可以发现卸载后的位错堆积对称性与位错环的扩展有关,这与实验结果是一致的。对位错模式和滑移方向分析表明,塑性变形由_3~1á1120?方向的shuffle型位错主导,且沿着_3~1á1100?方向的glide型位错滑移是不对称的。我们还研究了AlN/GaN多层膜的界面结构和拉压载荷下的力学特性和结构演化。我们发现AlN/GaN弛豫之后的界面位错类型主要是_3~1á1120?的全位错,且伯氏矢量与位错线垂直的刃型位错,另外还有少部分的未识别刃型位错。这些界面位错组成了接近六边形的位错网格,中间包围着共格区域。不同于金属多层膜和金属/陶瓷多层膜,AlN/GaN多层膜拉伸和压缩都只有一个屈服点,表现为位错从界面位错网格处形核首先向软层发射,并迅速向硬层形核。两次形核时间几乎同时,主要是当位错在一层中形核之后会在界面产生很大的应力和晶格畸变,这会非常快的激发另一层中的结构变形,也就导致了两层几乎同时形核而且只有一个屈服点。(本文来源于《重庆大学》期刊2018-05-01）
史冬梅,杨斌,蔡韩辉[6]（2018）在《Ⅲ族氮化物第叁代半导体材料发展现状与趋势》一文中研究指出以Ⅲ族氮化物为代表的第叁代半导体材料在半导体照明、新型激光显示、高速移动通信等诸多领域有着重要应用。本文在对Ⅲ族氮化物第叁代半导体材料国内外发展现状、趋势进行分析梳理的基础上,提出了我国进一步发展重点与对策建议。一、关于Ⅲ族氮化物第叁代半导体材料以Ⅲ族氮化物为代表的第叁代半导体材料,多为禁带宽度显着大于Si和GaAs的宽禁带半导体材料(In N除外),是实现高效率、高性能光电(本文来源于《科技中国》期刊2018年04期）
段小玲[7]（2018）在《Ⅲ族氮化物增强型HEMT与TFET器件研究》一文中研究指出以GaN为代表的Ⅲ族氮化物半导体是直接带隙的宽禁带半导体材料,由于具有高电子迁移率、高击穿场强、强极化、抗辐照和耐高温等优越的材料特性,已经在照明领域得到广泛的应用,并在光伏、探测、高速数字电路、微波功率和电力电子等领域表现出巨大的应用潜力。其中,以AlGaN/GaN异质结为代表的Ⅲ族氮化物异质结构,因强极化效应诱导异质结界面处形成高浓度的二维电子气(2DEG),非常适合于制备高电子迁移率晶体管(HEMT),这也导致了Ⅲ族氮化物HEMT一般为耗尽型器件。但是,增强型器件在电力电子开关和E/D模数字电路等领域具有独特的优势和不可替代的作用。当今,通过研究新的材料结构、器件结构和器件工艺提出了凹栅刻蚀、氟(F)等离子体注入、p-GaN帽层和非极性HEMT等多种增强型器件实现方法。此外,Ⅲ族氮化物材料还非常适合制备隧穿场效应晶体管(TFET),考虑到InN、GaN、AlN及其多元合金半导体材料可以覆盖从0.7 eV到6.2 eV的整个带隙范围,而其中的窄带隙材料非常符合TFET对材料带隙的要求。再加上Ⅲ族氮化物半导体是直接带隙且具有强极化效应,对隧穿结附近能带的调节作用以及其它材料优势,Ⅲ族氮化物半导体在TFET器件领域已经开始受到关注。而且,已有报道证明应用InN、GaN及其合金材料制备的TFET器件表现出了优越的器件特性,显示出在低功耗领域的巨大应用潜力。但是,无论是在增强型HEMT器件还是在TFET器件方面,氮化物的研究都还不够成熟,特别是关于氮化物TFET器件的研究才刚刚起步。基于上述研究背景,本文提出并开展了对于凹槽沟道的AlGaN/GaN异质结HEMT新型增强型器件和InGaN TFET器件的研究。从理论模拟计算角度对以上两种器件的特性进行了详细的研究和分析,并针对半极性面侧壁凹槽沟道AlGaN/GaN异质结HEMT增强型器件进行器件制备,对器件设计和器件特性做出了分析。本文主要的研究工作和成果如下。1.提出了一种凹槽沟道的AlGaN/GaN异质结HEMT增强型器件结构。该器件采用凹槽刻蚀结合二次生长的方法实现,理想情况栅下凹槽侧壁的沟道区域是非极性面,不存在2DEG,其他沟道区域是极性面,存在2DEG。器件正是利用栅下的凹槽侧壁无2DEG的非极性面沟道实现器件的增强型工作。该器件结构不仅结合了极性和非极性面材料的优势,而且在同一晶片上同时制备增强型和耗尽型器件时满足工艺的兼容性。通过Silvaco-Atlas器件仿真研究发现,当凹槽刻蚀深度在大于500 nm时,器件阈值电压受凹槽刻蚀深度的影响变得很小。通过优化器件参数、凹槽深度和栅金属功函数,器件得到了182 mS/mm的跨导和85 mV/dec的亚阈值斜率特性,并且发现凹槽沟道HEMT比常规平面沟道HEMT具有更好的击穿特性,前者的击穿电压比后者提高了78%。2.研究了凹槽侧壁晶面倾角对凹槽沟道HEMT器件特性的影响。首先计算了凹槽侧壁AlGaN/GaN异质结2DEG浓度随侧壁晶面倾角的变化。在此基础上通过二维仿真软件研究了不同半极性晶面的凹槽沟道HEMT器件的转移特性。研究显示随着凹槽侧壁晶向与c面晶向的夹角增加时,AlGaN/GaN异质结的2DEG密度减小,器件阈值电压向正电压方向移动。并且,当夹角等于90°时,器件阈值电压达到最大值。3.设计并制备了半极性沟道HEMT器件。通过综合考虑各晶面材料生长难度、表面形貌、电子迁移率和电子饱和速度等,选择{11?0x}作为沟道晶面。采用四甲基氢氧化铵(TMAH)处理和低损伤电感耦合等离子体(ICP)刻蚀改善了干法刻蚀对材料表面晶格的损伤,改善了表面形貌。通过优化势垒层和沟道层生长条件后,制备了凸起沟道结构、凹槽沟道结构、单边面漏沟道结构和单边面源沟道结构四种半极性沟道HEMT器件。研究发现单边面源结构器件具有更大的开态电流。通过调节势垒厚度,得到了阈值电压为+0.5 V的增强型器件特性。并且电流崩塌效应显示由于半极性面器件沟道区域材料较低的陷阱浓度和较低的栅极近漏端电场,使得半极性面器件比极性面器件具有较低的漏延迟现象。此外,半极性面沟道HEMT器件也表现出较好的栅延迟特性。4.提出了一种缓变漏区域的源端沟道InGaN TFET器件。首先,该器件采用缓变漏区域In组分的方法调节漏区域材料的带隙宽度,从而调节漏/沟道隧穿结的能带结构,进而达到实现降低器件双极电流的效果。通过仿真研究,这样的材料结构设计确实达到了预期的目的,双极电流(I_(ambipolar))从常规结构的2.0×10~(-8) A/μm降低到缓变漏区域TFET(GD-TFET)的1.9×10~(-14) A/μm。其次,源端沟道采用高In组分能够调节源/沟道隧穿结的能带结构,使得开态状态下隧穿势垒降低,隧穿几率增加,从而提高了器件的开态电流。通过对器件参数进行优化,最终TFET器件得到了1.1×10~(-4)A/μm的开态电流(I_(on))和18.2 mV/dec的平均亚阈值斜率(SS_(avg))。此外,通过对比研究极性面InGaN TFET和非极性InGaN TFET发现,因为极化电场对源/沟道结的调节作用,极性面InGaN TFET器件的亚阈值特性和开态电流相比后者获得显着提高。5.提出了一种高性能栅调制InGaN无掺杂TFET(DL-TFET)器件。并且从双极特性、关态电流、开关比、开态电流、亚阈值摆幅以及频率特性等方面对TFET器件进行理论研究。研究结果显示InGaN DL-TFET器件相比Si DL-TFET器件开态电流提高了1.6×10~4倍,同时亚阈值斜率降低了51.1%。此外,采用栅调制方法进一步提高了器件特性。通过器件特性仿真优化,得到的高性能的栅调制TFET器件:在隧穿栅功函数Φ_(TG)=3.5 eV时,SS_(avg)为7.9 mV/dec,V_d=V_g=0.5 V时的I_(on)为8.02×10~(-5) A/μm,截止频率f_T为119 GHz,能量延时积(EDP)为0.64 fJ-ps/μm。研究表明这种InGaN TFET在低功耗应用方面极具应用潜力。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2018-04-01）
肖明[8]（2018）在《Ⅲ族氮化物高质量外延材料及其新型功率器件研究》一文中研究指出以GaN为代表的Ⅲ族氮化物半导体材料已经开始广泛应用于发光器件和电子器件,这都得益于氮化物材料外延技术的进步和器件结构及其工艺的不断发展成熟。然而目前的氮化物半导体材料缺陷密度仍然非常高,严重影响器件的性能与可靠性,因此进一步提高氮化物半导体材料的质量仍然是国际上最重要的难题之一。为此,本文针对GaN、AlGaN、AlN等Ⅲ族氮化物半导体材料及其功率器件的缺陷抑制和性能提升开展了深入研究。主要研究内容包括:高质量GaN异质外延材料的制备、高质量AlGaN异质外延材料的制备、高质量AlN/GaN超晶格材料外延和特性研究、异质结构表面氧化处理工艺研究、高性能AlN/GaN增强型器件制备和性能分析、高性能AlGaN沟道HEMT器件研究以及AlGaN沟道HEMT器件的可靠性研究等。主要的研究工作和研究成果如下:1、研究了硅微纳球单层薄膜作为位错阻挡掩膜在氮化物材料异质外延中的应用方法,深入研究了氧化硅微纳球单层薄膜的制备方法以及各个工艺参数对薄膜质量的影响规律,创新性地引入了聚苯乙烯过渡层,显着改善了衬底的表面亲水性和微纳球单层的排布,获得了一套均匀覆盖性好的微纳球单层制备工艺。2、提出了一种新型低位错GaN异质外延方法,即半接触式横向异质外延过生长。创新性地在过生长区引入了接触窗口,利用其与种子层接触来修正过生长翼区的晶向,从而消除翼倾和降低位错,并深入分析了其位错降低机制。同时发展出两种具体工艺实现方法,即基于光刻的实现方法和无需光刻的氧化硅微球单层的实现方法。最终,利用1μm的氧化硅微球单层获得了位错密度低至6.5×10~7 cm~(-2)的GaN异质外延材料。3、提出了一种新型AlGaN异质外延方法,即梯形图形化GaN基底(TPGTs)上高质量AlGaN外延。通过选区生长方法获得低位错密度的梯形图形化GaN基底,并在其上通过超短周期AlN/GaN超晶格结构来外延高质量的AlGaN材料。该方法不仅有效降低了位错密度,还大大提高了AlGaN的横纵生长速率比,松弛了失配应力,并抑制了外延层的开裂。最终,对于27.8%Al组分的AlGaN,采用TPGTs基底相比采用传统平面GaN基底,AlGaN异质外延层的位错密度从2×10~9 cm~(-2)降低到了2×10~8cm~(-2),获得了高达4.79的横纵生长速率比,这对于该Al组分下的AlGaN材料是一个非常高的横纵生长速率比。4、研究了GaN异质结构中的表面自然氧化和氧等离子体氧化引入的表面态对于2DEG的影响。在此基础上,提出了一种基于低功率氧等离子处理来改变表面态密度分布并提高表面势,从而控制沟道2DEG面密度的方法。通过短时间和低功率的处理条件下,不会破坏有GaN帽层保护的异质结构的势垒层。该方法在AlN为代表的超薄势垒异质结构中显示出较高的应用价值。5、发展出了一种基于低功率氧等离子处理的高性能AlN/GaN增强型HEMT器件实现方法。并详细研究了器件的制备工艺,分析了器件的基本特性和陷阱效应。该器件显示出正的阈值电压(+0.2 V)、高达1.36 A/mm的最大漏电流、低至2.6×10~(-7)A/mm的关态电流、低至70 mV/dec的亚阈值摆幅和低陷阱效应等高器件性能。而且,经过低功率氧等离子体处理的器件,栅极漏电比未处理器件降低了1至2个数量级。6、理论研究了AlN/GaN超晶格材料的基本特性,包括击穿场强及其异质结构的2DEG低电场电子迁移率。结果显示,AlN/GaN超晶格AlGaN材料与同Al组分合金AlGaN材料相比,具有较低的击穿场强、更高的2DEG低电场电子迁移率和近乎相同的2DEG面密度。然后,讨论了应变状态对于合金AlGaN沟道和AlN/GaN超晶格沟道HEMT 2DEG特性的影响。结果显示,应变状态对于AlN/GaN超晶格沟道和合金AlGaN沟道HEMT 2DEG的面密度和电子迁移率影响较小。最后,基于上述理论分析,对AlN/GaN超晶格材料的异质结构进行设计,并对高质量的AlGaN沟道和AlN/GaN超晶格沟道异质结构的外延进行研究。提出了一种基于缓变Al组分缓冲层的AlN/GaN超晶格沟道HEMT异质结构,并基于该结构外延得到了具有高电子迁移率和高2DEG面密度的高性能异质结构。7、开发出一种高性能的合金AlGaN沟道HEMT器件实现方法,并且器件的多项性能超过AlGaN沟道HEMT已有报道的最好结果,如849 mA/mm的最大漏电流、807 cm~2/V·s的电子迁移率和高达10~9的开关比。结果显示,该器件不仅大大缩小了AlGaN沟道HEMT器件与传统GaN沟道HEMT器件之间的基本性能差距,而且该AlGaN沟道HEMT器件在栅漏电、关态漏电流、开关比和击穿电压等方面表现出比GaN沟道HEMT器件更加优良的特性。因此,AlGaN沟道HEMT器件在大功率电力电子器件中显示出良好的应用前景。8、提出了一种高性能的超晶格AlGaN沟道HEMT器件结构,该器件利用AlN/GaN超晶格Al_(0.10)Ga_(0.90)N代替传统的合金Al_(0.10)Ga_(0.90)N作为HEMT器件的沟道层,这也是国际上首个氮化物超晶格沟道HEMT器件。由于AlN/GaN超晶格AlGaN在很大程度提高了AlGaN材料的合金有序性,因此降低了对沟道电子的合金无序散射,从而沟道电子迁移率从807 cm~2/V·s提高到了1179 cm~2/V·s。因此,超晶格AlGaN沟道HEMT器件相比合金AlGaN沟道HEMT器件,最大漏电流(1020 mA/mm)和峰值跨导(118 mS/mm)等特性有明显的提高,另外其它特性与后者相似。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2018-04-01）
吴凯[9]（2018）在《超小钌原子簇负载Ⅲ-V族氮化物纳米线光催化固氮反应》一文中研究指出氮元素是构成生命体的一种基本元素,广泛存在于蛋白质、氨基酸及核苷酸中。由于稳定的氮氮叁键的存在,绝大部分的有机体都无法直接利用大气的主要成分氮气。自然界中利用固氮细菌活化氮气,是将气态的游离氮分子转变为可被动植物吸收的化合态氮的主要过程,也被认为是(本文来源于《物理化学学报》期刊2018年02期）
荣新,李顺峰,葛惟昆[10]（2017）在《第叁代半导体Ⅲ族氮化物的物理与工程——从基础物理到产业发展的典范》一文中研究指出以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ族氮化物属于宽禁带半导体,即通常所谓"第叁代"半导体材料。作为Si、Ge以及传统Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体之后的新一代半导体材料,GaN具有更大的禁带宽度、更高的击穿电场、更稳定的物理化学性质等优异特性,已经成为半导体研究极为重要的领域和国家重大研究方向。尽管Ⅲ族氮化物的晶体质量与传统半导体材料相比仍然有很大差距,但并不妨碍Ⅲ族氮化物及其量子结构在光电器件及电子器件中的广泛应用,围绕GaN及其他相关氮化物半导体的研究和开发,在物理与工程方面都具有极为特殊的意义,是基础物理研究和产业化应用结合的典范。(本文来源于《物理与工程》期刊2017年06期）
族氮化物论文开题报告
（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：
Ⅲ族氮化物的二维纳米材料因其独特的电子结构、良好的稳定性和优良的光电性能,在通讯、能源、半导体器件、光电子等领域展现出巨大优势,是当前物理、化学、材料科学等诸多领域的研究热点。在众多的氮化物二维材料中,比较引人关注的有氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)和氮化铟(InN),它们较宽的带隙值和优异的电子、光学特性,使得其在光电器件应用中备受青睐。在材料的生长制备过程中,缺陷的引入无法避免,由于二维材料的低维结构特性,其内包含的缺陷对材料自身性质的影响将会比在叁维体相材料中更为显着,这使得制备实验获得材料的性质与理想材料的性质区别很大。但缺陷对材料的影响并不总是负面的,它也是调控其物理性质的一种重要方法,因此系统而全面的缺陷研究对更好的认识二维材料具有重要意义。本文具体研究内容如下:利用第一性原理研究了点状缺陷对于Ⅲ族氮化物二维材料几何结构和电子特性的调控。在具有点缺陷的Hexagonal结构氮化物中,所有结构均表现为化学稳定,结合能数值与完美结构相比并无明显变化。具有N原子空位缺陷的结构是最容易形成的,同时表现为没有磁性的金属体系;相对来说,金属原子的缺失和替换形成比较困难,对材料电子特性的影响也比较明显,这种缺陷带来了未成对电子,使材料出现磁矩,由原来的非磁性材料转变为铁磁性材料。在金属原子缺失的情况中,费米能级附近的能态发生改变,体系由原来的间接带隙半导体材料转变为半金属材料,而金属原子替换的情况中,体系仍然为半导体材料。这种缺陷对电子特性的调控在实践中具有非常广阔的应用前景。作为补充,利用同族原子的掺杂,研究了Hexagonal结构中几种浓度合金单层材料(AlGaN,InGaN)的几何与电子特性。在所有的稳定结构中,晶胞和结合能的大小与掺杂的浓度存在良好的线性关系,同时间接带隙的数值与浓度变化也呈现出一定的线性特征。形成能计算表明,合金结构中的两种原子比例越接近50%,需要的能量越高,结构形成就越困难。这种掺杂结构扩展了Ⅲ族氮化物材料的种类,并为制作光电子器件选择合适带宽的材料提供了可能。氮化物的Haeckelite结构也是本文点缺陷研究的重点。在Hexagonal结构氮化物中,点缺陷对叁种材料的调控有一定的相似性,因此Haeckelite结构中的点缺陷研究选择GaN材料作为代表,以提高计算效率。计算结果表明,Ga原子或N原子的缺失和替换与在Hexagonal结构中对材料的调控是相似的。而双原子的缺失和位置互换需要分别进行分析,同种缺陷的两种结构形成能相当接近,说明形成的可能性大致相等。VGaN的两种结构均由半导体转变为半金属,但半金属性程度略有差异;Ga?N中,一种结构与原完美结构相似,另一种则出现了晶格重整和微小的磁矩。这些缺陷计算使我们对Haeckelite结构氮化物的认识更加深入,同时为这种新型结构在器件应用中的研究提供了一定的参考作用。
（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。
族氮化物论文参考文献
[1].杨帆,王美琪,关卫省.Ⅲ族氮化物半导体材料的制备及应用研究进展[J].人工晶体学报.2019
[2].高晗.Ⅲ族氮化物二维结构的点缺陷研究[D].北京邮电大学.2019
[3].成伟,石峰,杨书宁,周玉鉴,任彬.Ⅲ族氮化物光电阴极原位程序升温脱附（英文）[J].红外与激光工程.2019
[4].翁瑶,符跃春,林国涛,吴世翀.Si(110)衬底上Ⅲ族氮化物薄膜的研究进展[J].微纳电子技术.2018
[5].相恒高.Ⅲ族氮化物纳米晶力学特性及结构演化的分子动力学模拟[D].重庆大学.2018
[6].史冬梅,杨斌,蔡韩辉.Ⅲ族氮化物第叁代半导体材料发展现状与趋势[J].科技中国.2018
[7].段小玲.Ⅲ族氮化物增强型HEMT与TFET器件研究[D].西安电子科技大学.2018
[8].肖明.Ⅲ族氮化物高质量外延材料及其新型功率器件研究[D].西安电子科技大学.2018
[9].吴凯.超小钌原子簇负载Ⅲ-V族氮化物纳米线光催化固氮反应[J].物理化学学报.2018
[10].荣新,李顺峰,葛惟昆.第叁代半导体Ⅲ族氮化物的物理与工程——从基础物理到产业发展的典范[J].物理与工程.2017