有限厚勢壘應變GaN-AlxGa1-xN異質結中雜質態(tài)及壓力效應.pdf

1、近年來,對GaN、AlN和InN等閃鋅礦和纖鋅礦Ⅲ—Ⅴ族氮化物半導體低維材料的研究及其應用是半導體物理的前沿和熱點之一,由于其具有寬帶隙及良好的光電特性,因而在微電子器件及光電子器件中有廣泛應用。對應變氮化物異質結材料的研究對其物性及理論的發(fā)展有著重要的意義,并可為以后半導體器件的設計提供新思路。
　　 本文對應變 AlxGa1-xN／GaN單異質結系統(tǒng),考慮理想界面異質結有限厚勢壘,引入簡化相干勢近似并計入三元混晶效應,并考慮

2、內建電場影響,分別采用變分法和數(shù)值計算方法討論應變氮化物半導體實際異質結中施主雜質態(tài)的結合能,并進一步討論流體靜壓力效應。本文的工作分為兩個主要部分：第一部分的工作是以GaN為襯底的應變纖鋅礦AlxGa1-xN／GaN異質結系統(tǒng),考慮理想界面有限厚勢壘,采用變分法計算雜質態(tài)的結合能,討論了不同壘厚、雜質位置及組分對結合能的影響,并與無限厚勢壘情況作了比較.結果發(fā)現(xiàn),當壘厚、組分較小且溝道層中雜質位置靠近界面時,有限厚勢壘時雜質態(tài)的結合能

3、明顯大于無限厚勢壘情形.流體靜壓力下結合能隨流體靜壓力呈近線性變化,趨勢與無限厚勢壘情形類同；第二部分則改進第一部分采用的變分法,將z方向所用的變分函數(shù)變?yōu)閿?shù)值求解波函數(shù)計算該異質結系統(tǒng)雜質態(tài)的結合能,從而提高了計算精度。結果顯示,當溝道層中雜質位置靠近界面時,數(shù)值波函數(shù)計算所得結合能明顯大于采用變分波函數(shù)所得結果,而當雜質位置遠離界面時,數(shù)值波函數(shù)計算所得結果明顯小于變分波函數(shù)所得結果.結合能隨流體靜壓力仍然呈近線性變化,與采用變分波