| 题名 | 几种光电子功能材料的第一性原理研究 |
| 作者 | 郭旭光 |
| 答辩日期 | 2004-01-15 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陆卫 |
| 关键词 | 密度泛函理论 钙钛矿型氧化物 质子注入 稀磁半导体 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 随着计算机技术的发展，特别是并行计算技术的出现和飞速发展，使基于密度泛函理论(DFT)的计算机模拟在计算材料学领域的作用越来越大。这种模拟方法现在能够处理包括几百到上千个原子的体系，能够处理的对象包括界面、表面、简单缺陷和掺杂、表面吸附、团簇等。对材料的各种基态性质，如结构性质、电学性质、光学性质、磁学性质，都能够给出正确结果。随着计算能力的进一步提高和计算方法的改进，基于DFT的理论模拟有望在各种纳米器件，分子器件模拟中得到广泛应用。本论文主要以基于DFT的第一性原理的计算机模拟为工具，对几种重要的光电子材料及其缺陷和掺杂效应进行了理论研究，得到了一系列有意义的结果。在第二章，我们首先以SnTe这种典型的红外光电子材料为例，对第一性原理的计算机模拟的有效性进行了检验。我们发现标准的基于局域密度近似(LDA)的交换关联能够正确给出SnTe的晶格常数和电子结构，而交换关联势的广义梯度近似(GGA)没有给出更好的结果。在以后各章计算中没有采用GGA修正。第三章我们首次利用PL光谱方法测量了低能质子注入GaAs产生的非辐射复合中心的有效载流子俘获截面。并计算了几种可能的缺陷构型的电子结构，通过与实验对比，得到非辐射复合中心主要由As空位、As空位-间隙As复合缺陷构成。在第四章，我们系统的研究了一种重要的钙钛矿型氧化物材料SrTiO3(STO)的铌掺入行为。给出了不同Nb组份对混晶SrTi1-xNbxO3的结构性质、电学性质和光学性质的影响。当Nb的摩尔浓度大于0.125时，STO呈现金属行为；由于不能忽略Nb引入的附加势的影响，Nb掺入效应不能用简单的刚带模型描述。第五章我们主要研究了稀磁半导体材料(Ga,Mn)As中Mn引起的局部晶格畸变和Mn无规分布对Mn-Mn铁磁交换作用强度的影响。Mn-As键要比临近的Ga-As键短8-10%，Mn掺杂引起了很大的晶格畸变；由于空穴的空间分布的不均匀性，Mn-Mn间的铁磁交换作用强烈依赖于Mn-Mn连线的方向；Mn的无序分布使空穴的局域性有所加强。本章中我们也研究了Mn处于间隙区时对空穴的补偿效应，我们发现间隙Mn(MnI)为施主，对空穴存在补偿作用；MnI与替位Mn(MnGa)为反铁磁耦合；由于库仑相互作用，MnGa和MnI容易形成MnGa-MnI对。MnI的存在不仅降低了(Ga,Mn)As中的空穴浓度，还降低了(Ga,Mn)As的低温饱和磁化强度。第六章对本论文进行了小结，并对可能的后续工作进行了展望。 关键词：密度泛函理论，钙钛矿型氧化物，质子注入，稀磁半导体 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-06-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4027]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭旭光. 几种光电子功能材料的第一性原理研究[D]. 中国科学院研究生院. 2004. |
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