代位式碳在硅单晶中的局域模与红外吸收

本文探讨了代位式碳杂质在硅单晶中的振动行为.由于碳杂质周围的晶格畸变和电子电荷密度重新分布感生有效电荷,提出C-Si_4局域有效电荷模型;计算了由此产生的局域模频率和红外吸收系数.理论计算的结果与R.C.Newman等人的实验结果的一致性,说明局域有效电荷模型适用于处理一些代位式杂质在金刚石结构晶体中的晶格动力学问题.     

微量掺杂金刚石结构半导体材料中替位式杂质的声子局域模和准局域模

本文运用递归方法,计算了微量掺杂金刚石结构半导体材料中替位式杂质的声子谱.通过对声子态密度的多方面讨论,详细分析了杂质诱导的局域模、准局域模的振动行为,研究表明除了杂质原子质量因素外,杂质原子与主晶格原子互作用力常数的变化对这些模的出现至关重要.     

硅、锗单晶中Ⅳ族代位式杂质产生的局域模与红外吸收

本文探讨了Ⅳ族代位式杂质在硅、锗单晶中的晶格动力学问题.引用“局域有效电荷模型”得到三个主要模型参量,结合W.Weber的“绝热键电荷模型”所得到的硅、锗单晶的声子态密度数据,分别计算了Ⅳ族代位杂质在硅、锗单晶中所产生的局域模及带内模频率和红外吸收系数.理论计算结果与已有实验结果符合较好,同时予示了一些目前实验尚未测得的结果,进一步证明所提出模型的合理性.     

Si(111)表面顶位吸附的双心键理论

采用双心键理论计算 Si(111)表面上顶位吸附 H、O、F和Cl原子的键长、电荷分配、力常数和局域振动频率,同时用自治键轨道方法计算价带的电子结构,其结果与ab initio和CNDO理论方法得出的基本一致,同O和Cl原子吸附的实验数据也大致相符,从而表明双心键理论可用于顶位原子吸附的研究.     

杂质对一维单原子链中晶格振动的影响

对一维完整单原子链的晶格振动、加入杂质原子后的晶格振动与局域振动模的分布情况以及在自由边界条件下的晶格振动进行了研究。首先介绍了在完整晶格情况下的晶格振动,对一维单原子链进行讨论,并给出明晰的晶格振动图像。然后对完整晶格进行掺杂处理,详细讨论了杂质原子对一维单原子链的晶格振动的影响和杂质所引起的局域振动情况。最后对自由边界条件下一维单原子链的晶格振动进行了讨论。     

GaAs/Si异质结的界面性质

本文应用普适参数紧束缚方法计算了GaAs/Si异质中界面组成、键能、自然键长、力常数以及键的弛豫等性质.由键能和力常数推断As和Ga原子均能在界面处与Si原子成键,但Si-As键更强一些,考虑到Si和Ga原子在界面的互扩散作用,提出了界面层的可能生长机理.作者认为界面层应由SiAs和GaSi组成的膺合金Ga_xA(?)_(1-x)Si构成,根据价带极大值随组分x的变化,指出x的范围处在0.1～0.6之间.由键的弛豫效应预示x的最佳范围在0.1～0.3之间.由此设想,通过控制组分,有可能使由晶格畸变产生的界面应力减至比较小,从而为消除因晶格畸变产生的应力缺陷给出了理论依据.     

硅中的深杂质能级

从原子的局域赝势出发,利用线性响应理论求得了替代杂质在硅中产生的屏蔽微扰势.用赝原子轨道的集团方法计算了各种杂质原子在硅中产生的深能级.得出,短程势和长程势对深能级的形成都起重要作用.深施主态也有谷轨道分裂的现象,但分裂的能量较大,波函数是反键态性质.深受主态能级位置较深,波函数是悬键态性质.等电子杂质不易产生深能级.计算得到的深能级位置与实验作了比较.     

红外晶格振动频率求和律与力常数

研究了闪锌矿结构晶格振动频率的平方和与力常数之间的关系。计算并分析了常见的11种金刚石和闪锌矿结构中化合物的力常数。     

金刚石结构中填隙原子振动谱

本文用递归方法计算了金刚石结构晶体中T_d对称填隙原子的振动谱.研究了不同参数填隙杂质原子的声子局域模和共振模.     

流体静压力下的Si中的深杂质能级

在硬原子赝势近似下,由赝势平面波方法计算的能隙压力系数与实验符合较好.压力下,赝原子轨道的s态局域半径扩大,p态局域半径减小.考虑了局域半径的变化,用赝原子轨道线性组合方法也得到了与实验相当的能隙压力系数.以变化后的赝势和原子轨道为基础,用集团方法计算了Si中杂质能级的压力系数,得到了与Vogl不同的结论.施主态压力系数的大小与能级的对称性有关,而与深浅无关.S、Se、Te的Al态压力系数的计算值与实验符合较好.受主态相对于价带顶的压力系数与能隙的压力系数相近(～-1.5).     

α-Si∶H反常退火效应的红外光谱研究

红外光谱是研究非晶硅中杂质含量及其和主晶格原子键合方式的重要方法。以α-Si中的氢为例,通过观测一个、两个或更多个氢原子和一个Si原子键合而引起的键伸缩振动模、摇摆振动模和键弯曲振动模等对应的吸收带,可以研究α-Si∶H中氢的含量,Si和H的结合方式,SiH、SiH_2、SiH_3及(SiH_2)_n的相对含量及存在条件等。本文报道α-Si∶H样品红外反常退火效应的吸收光谱研究。某些原来仅显示880 cm~(-1)     

与GaAs中EL2能级有关的局域振动中心的模型计算

本文试图对与EL_2中心有关的局域模振动的一个最新测量结果给予解释,认为一个填隙的(或偏心代位的)氧原子可能是产生这些局域模振动的原因.设计了一个简单的模型.并在双心键理论的基础上,进一步考虑了晶格弛豫,对模型进行了估算,发现产生所观察的局域模振动是完全可能的.这个分析强烈暗示氧与所观测样品中EL2中心的关系.     

Ag-N共掺杂ZnO电子结构的理论研究

采用基于DFT理论的第一性原理方法研究了Ag-N共掺杂纤锌矿ZnO的晶格结构和电子结构,计算了包括共掺杂体系的晶格常数、杂质形成能和电子态密度等性质。研究结果显示,共掺改善了杂质原子对体相晶格结构的扰动,提高了掺杂的稳定性。此外,电子结构的计算表明共掺形成的受主能级较单掺时更浅,且空穴态的局域性降低,从而改善了p型ZnO的传导特性,表明受主共掺可能是一种比较有潜力的p型ZnO掺杂方式。计算与实验结果符合,为受主共掺形成p型ZnO的机理提供了理论支持。     

AlGaAs∶Sn混晶中的两类类DX中心

在测得Al0.26Ga0.74As∶Sn混晶中两类类DX中心的电子热俘获势垒精细结构后,研究和确定了其相关的束缚能、晶格驰豫能和光离化能.采用第一原理赝势法的计算和分析结果表明,Sn施主杂质次近邻Al/Ga原子的不同局域组分所引起的Sn杂质及其最近邻As原子的不同晶格驰豫,是产生两类类DX中心能级精细结构的主要原因.     

半导体内晶格驰豫效应的计算

为了使理论计算结果更加符合实验数据，应当考虑缺陷半导体内晶格的最近邻乃至次近邻驰豫效应。本文介绍了应用Ｈａｒｒｉｓｏｎ的计算公式计算随杂质和主体原子键长而变化的晶格驰豫效应，并将ＧａＰ等掺杂半导体的计算结果与实验数据及其它理论的计算值作了比较。     

集团模型方法研究半导体的电子结构

本文以金刚石和闪锌矿结构半导体中的杂化键作为基函数,建立了一套将原子键函数按照晶格对称性分类以及组成对称化函数的系统方法.并提出了一种简易的求相互作用矩阵元的方法.在紧束缚方法的基础上,用集团方法计算了Si集团.由集团能级和波函数计算的局域格林函数与由能带计算的格林函数符合得很好.说明只要集团不是太小,集团能级是有物理意义的,连同权重因子|<0|n>|~2,它反映了晶体的态密度.还论证了集团方法不能求得价带顶和导带底的精确位置.     

太赫兹波段碲化镉介电常数的理论与实验研究

该文采用密度泛函理论研究了闪锌矿型碲化镉的声子色散谱、特征向量及晶格振动频率,获得了碲化镉介电常数随频率变化的理论值。通过太赫兹时域光谱系统测量碲化镉单晶的介电常数,该实验结果与局域密度近似修正、广义梯度近似修正和广义梯度近似修正的计算结果吻合较好。最后,3种近似交换关联势的计算结果之间存在一定差异性,该差异性结果表明太赫兹波段碲化镉的介电常数由电子声子耦合所主导,但是横波和纵波声子频率敏感于电子密度分布。      

用InGaN/AlGaN超晶格降低p-GaN欧姆接触电阻

提出用p-InGaN/AlGaN超晶格作为p-GaN的接触层来获得低阻欧姆接触.通过一维薛定谔方程和泊松方程的自洽求解,得到了在极化效应影响下的InGaN/AlGaN,InGaN/GaN和GaN/AlGaN三种超晶格中Mg杂质离化率的空间分布.计算发现InGaN/AlGaN超晶格具有最高的Mg杂质离化率及最佳的空穴局域作用.最后,利用p-InGaN/AlGaN超晶格实验上实现了比接触电阻率为7.27×10-5Ω·cm2的良好欧姆接触.     

Si:Cr中的E能级的计算

用非自治的准带晶格场方法计算了Si :Cr中的E能级.杂质的局域态波函数用单中心的类氢波函数展开.在格林函数的计算中用大元胞模型使对布里渊区的求和大大简化.硅中替代杂质Cr所产生的屏蔽微扰势用线性响应理论得到.计算得到的E能级在带隙中的位置同自治的同类计算的结果符合很好.     

微量掺杂半导体材料晶格振动的光谱研究

在全频率范围内对照微量掺杂材料的红外吸收谱和喇曼散射谱,运用递推方法计算晶格振动的局部声子态密度,给出了金刚石结构半导体材料中晶格振动的普遍特征,在理论上定性定量地阐明了带内低频准局域模和带外高频定域模的物理涵义。