Mn和Mn-Cd掺杂GaN物性的第一性原理研究

摘要

作为第三代半导体材料的代表，GaN基半导体材料因有宽的直接带隙，高的击穿场强，高的热导率和非常好的物理、化学及热稳定性，成为制备短波长光电器件、高温器件和高频大功率器件的首选材料，采用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势方法,在局域密度泛函近似下,计算了Mn和Mn-Cd掺杂纤锌矿GaN的电子结构、光学和磁学等性质.结果表明:掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,表现为半金属性,适于自旋注入,与Mn掺杂GaN比较,Cd共掺后半金属稳定性减弱,但居里温度升高,空穴浓度增大,材料的导电性得到改善.通过分析GaN晶体在掺杂前后的介电函数和复折射率函数,解释了体系的发光机理.