稀土元素Lu,Sc摻雜GaN光電特性的第一性原理研究

編號：CYYJ03893

篇名：稀土元素Lu,Sc摻雜GaN光電特性的第一性原理研究

作者：付莎莎 肖清泉 姚云美 鄒夢真 謝泉

關(guān)鍵詞： GAN 第一性原理 摻雜 光電性質(zhì)

機構(gòu)： 貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院新型光電子材料與技術(shù)研究所

摘要： 基于密度泛函理論,采用廣義梯度近似(GGA+U)平面波超軟贗勢方法,計算了本征GaN和稀土元素Lu、Sc摻雜GaN體系的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì).結(jié)果表明:計算得到本征GaN的禁帶寬度為3.37 eV,與實驗值(3.39 eV)接近. Lu摻雜后GaN體系帶隙變窄,而Sc摻雜后誘導(dǎo)了深能級雜質(zhì),帶隙變寬,但仍為直接帶隙半導(dǎo)體.摻雜后體系均發(fā)生畸變,晶格常數(shù)和體積增大,且在費米能級附近產(chǎn)生雜質(zhì)帶. Lu、Sc摻雜GaN體系的靜態(tài)介電常數(shù)較本征GaN(4.50)均有所增大.Lu、Sc摻雜后體系介電常數(shù)虛部整體左移,光吸收邊往低能方向移動,發(fā)生了紅移現(xiàn)象.計算結(jié)果對稀土元素Lu、Sc摻雜GaN高壓光電材料的開發(fā)和研究提供了理論依據(jù)。