(La,Y)掺杂AlN的电子结构和光学性质的第一性原理研究
2021-12-15邹江,李平,谢泉
人工晶体学报 2021年11期
邹 江,李 平,谢 泉
(1.遵义师范学院物理与电子科学学院,遵义 563006; 2.贵州大学大数据与信息工程学院,贵阳 550025)
0 引 言
氮化铝(AlN)是一种新型的直接带隙宽禁带化合物半导体材料,于1877年被首次合成,其带隙在Ⅲ-Ⅴ族氮化物中是最宽的,具有禁带较宽、介电常数低、导热性好、热膨胀系数小、光传输特性好等特点,是一种有待开发的高功率集成电路基片和包装材料[1]。AlN可用于光电工程领域,包括在光电储存界面及电子基层方面作诱电层,在高导热性下作晶片载体等[2]。
由于AlN原料充足,生产成本较低,且应用领域极其广泛,用不同元素掺杂AlN受到广泛的研究。现阶段,AlN的n型掺杂相对于p型掺杂在实验中容易实现,主要是AlN带隙较宽、活性较差等因素造成的[3],从而严重制约了AlN在某些领域的发展和应用,比如光电信息技术领域。高小奇等[4]在理论研究方面利用施主-受主共掺技术,发现同时把p型杂质和激活施主O加入AlN中形成一个复合体,可以增加杂质间的排斥力,降低受主能级,使得受主、施主能级同时浅化,由此可表明施主、受主共掺杂技术是实现高效p型AlN的有效方法。
吴玉喜等[5]计算研究了稀土元素(Y, La)掺杂ZnO的电子结构和光学性质,其结果表明掺杂后体系的带隙变宽,光学性质中出现新的吸收峰,稳定性变强,体系呈金属性等;张春红等[6]理论计算了稀土元素(Sc, Y, La)掺杂CdS的光电性质,研究表明(Sc, Y, La)掺杂后的CdS晶格常数增大,导致晶胞的体积也相应增大。由此表明稀土元素掺杂可以改善材料的光电性质。……
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