三元混晶gaxin1-xp的电子能带结构和有效质量的第一性原理研究

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1、学校代码：10126分类号：论文题目学号：——编号：●__________■■●____■■________●■■一三元混晶Gaxlnl-xP的电子能带结构和有效质量的第一性原理研究学院：物理科学与技术学院专业：物理学研究方向：凝聚态物理姓名：杨会勤指导教师：黼教授2015年5月1日原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内莹直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均

2、己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：必匦指导教师签日期：垄l曼：厶：垒尘日在学期间研究成果使用承诺书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方

3、可投稿或公开发表。学位论文作者签名：日指导教师签猩一上墼；●●矽肌三元混晶GaxlnI《P的电子能带结构和有效质量的第一性原理研究摘要随着科学技术的进步，III．V主族半导体及它们的混晶在材料物质的研究领域占有主导地位，具有重要的实际意义，这些半导体的技术应用范围是极为广泛的。Gaxlnl《P就是其中一种重要的三元混晶材料，它的优点有很多，如较低的禁带宽度、较高的电子迁移率、较强的抗辐射能力以及较高的能量转换效率等等，它在光电器件制作、光纤通信、卫星、热光伏发电等方面的应用极为广泛。伴随着计算材料科学兴起和快速发展，电子结构的研究极其重要，它决定了

4、材料光电特性的本质，因此，研究Ga。,Inl-xP混晶体系的电子结构及光学性质，已经成为挖掘GaxInl-xP材料应用的重要手段，对发展新型光电材料有极为重要的现实意义。另外，混晶的组分对其物理性质的影响是非常重要的，为此我们应对其进行仔细研究，进一步改善Gaxlnl-xP混晶材料的性能，拓宽其应用领域。本次工作，整体框架是在密度泛函理论下，运用了第一性原理平面波赝势法，对三元混晶Gaxlnl-xP的电子能带结构和有效质量进行了计算，计算过程中采用的软件是QUANTUMESPRESSO，选用的交换关联势则是广义梯度近似(GGA)。我们给出的计算结果

5、有Gaxlnl吖P体系的晶格常数、带隙以及有效质量随Ga组分X的变化情况，X是从O．O到1．0变化，步长是O．125，并讨论了Ga组分对晶格常数和带隙的影响，结果显示晶格常数随组分变化遵守Vegard定律，几乎呈线性递减趋势变化。带隙大约在x=0．7处由直接带隙变为间接带隙。有效质量的计算是沿着F(000)高对称点进行的，结果显示，带隙和有效质量随组分x呈非线性变化。计算所得带隙值与实验结果相比，偏小些，出现的偏差是密度泛函理论计算所普遍存在的问题，为此，我们基于剪刀算子法对带隙进行了修正，修正后所得到的结果与实验基本符合，从而验证了计算方法的正确

6、性。最后对三元混晶Gaxlnl略P体系的光学性质进行了研究，其中包括了复介电函数与吸收系数。由计算结果可知，随着组分x的增加，体系静态介电常数在增大，吸收带边出现了蓝移现象，结合电子结构，对元素Ga诱发Ga,,Inl嘎P体系的光学性质改变进行定性的解释。关键字：Gaxlnl畸P；晶格常数；电子能带结构；带隙；第一性原理；有效质量IIFRIST—PRjNCⅢLESTUDYOFTHEELECTRO]NICBANDSTIWCⅡ瓜EANDT耻EFFECTIⅦMASSOFCraxlnl嘎PTERNARYALLOYABSTRACTWiththeadvancem

7、entofscienceandtechnology,thegroupIII—Vsemiconductorsandtheiralloysareofpracticalinterestandtherangeoftechnicalapplicationsofsuchsemiconductorsise)(tremelywide．Asakindofternaryalloys，Gaxlnl嘎Phastheadvantagesofalowbandgap，highelectronmobility,stronganti．．radiationandhighenergyc

8、onversionefficiency．Gaxlnl．耍Phasbeenwidelyappliedinoptoelectr