B、Be在碲镉汞中掺杂效应的第一性原理研究.pdf

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1、学校代码10530学号200810020976分类号O469密级硕士学位论文BBB、B、、Be、BeBeBe在碲镉汞中掺杂效应的第一性在碲镉汞中掺杂效应的第一性原理研究学学学学位位位位申申申申请请请请人人人人唐冬华指指指指导导导导教教教教师师师师孙立忠教授学学学学院院院院名名名名称称称称材料与光电物理学院学学学学科科科科专专专专业业业业凝聚态物理研研研研究究究究方方方方向向向向计算物理学二零一一年五月二十二日DopingeffectofBandBeinHgCdTe:First-principlestudyCandidateDonghuaTangSupervisorProfessor

2、LizhongSunCollegeFacultyofMaterialOptoelectronics&PhysicsProgramCondensedMatterPhysicsSpecializationComputationalPhysicsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay22,2011湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人

3、和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权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，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日唐冬华湘潭大学硕士生毕业论文2011.5.22摘要碲镉汞是一种重要的红外光电子探测器材料，其禁带宽度在0～1.65eV范围内连续可调，

4、基于碲镉汞材料的红外探测器可覆盖整个红外大气窗口。随着现代科学技术的发展对红外探测器精度的要求日益提高，碲镉汞材料在实际的应用中存在的问题日益突出，特别是碲镉汞材料掺杂的可控调制问题，而这些问题的解决很难再停留在经验或半经验参数的理论框架基础上。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了碲镉汞材料B、Be掺杂对材料的电子结构和电学性质的影响，为实验上B、Be在碲镉汞材料中的可控掺杂提供了理论分析基础。本论文取得的主要成果如下：(I)我们通过形成能和束缚能研究了B在Hg0.75Cd0.25Te中的掺杂效应。结果表明B在Hg0.75Cd0.25Te中存在着两种主要形态：第一种是

5、在完整的Hg0.75Cd0.25Te材料中B稳定存在于六角间隙位置而非替位位置。此时，B形成容易激活的三级施主并使材料表现为n型。另一种是在有Hg空位存在的Hg0.75Cd0.25Te中B更容易与Hg空位结合形成缺陷复合体，其束缚能达到了0.96eV。这种复合体在Hg0.75Cd0.25Te材料中形成单施主也使材料表现为n型。考虑到辐照损伤形成的Hg空位受主，这种B与Hg空位的复合体是制约B离子在Hg0.75Cd0.25Te中注入激活的一个重要因素；(II)基于密度泛函理论的第一性原理方法，我们系统分析了Be在Hg0.75Cd0.25Te材料中的掺杂效应。缺陷形成能的计算结果表明B

6、e在Hg0.75Cd0.25Te材料中主要以原位替代Hg位的形式存在，且表现为单施主；态密度的计算结果表明Be掺杂Hg0.75Cd0.25Te材料的费米能级进入导带，表现为n型掺杂；通过电子局域函数的计算，我们发现Be原位代Hg后与第一近邻的Te原子形成相当强的极性共价键，从而保证了Be原位代Hg掺杂的稳定性。关键词：：：碲镉汞：；B掺杂；Be掺杂；第一性原理方法I唐冬华湘潭大学硕士生毕业论文2011.5.22AbstractHgCdTeisanimportantmaterialforinfraredelectronicdetector.HgCdTe-basedinfraredde

7、tectorcancoverthewholeinfraredatmosphericwindowduetoitsband-gapcanvarycontinuouslyintherangeof0~1.65eV.However,alongwiththedevelopmentofmodernscienceandtechnology,theprecisionrequirementforinfrareddetectorisincreasing.Asaresult,moreandm