纤锌矿相GaN材料空穴输运特性的全带多粒子Monte Carlo模拟研究

摘要

本文报告了采用全带多粒子MonteCarlo方法模拟纤锌矿相GaN体材料空穴输运特性的研究结果。首先介绍了纤锌矿相GaN材料的结构特性和全带多粒子MonteCarlo方法的原理，并将全带方法和常规分析方法进行了比较。模拟的主要步骤包括定义物理系统、计算散射率、确定空穴运动的初始条件、确定自由飞行时间、选择散射机理、散射最终态的选择以及结果的处理，其中引入了自散射以简化自由飞行时间的计算。模拟中包含的散射机理主要有声学声子散射、极性光学声子散射、电离杂质散射等。在散射率的计算中将空穴能量分成低能区和高能区，在低能区这些散射的散射率根据费米黄金规则计算得出；在高能区的散射率采用态密度标度化来实现。模拟所需的能带结构数据由经验赝势法得出。最后，列出了模拟程序的流程图。给出了平均能量、平均漂移速度与电场强度关系曲线等模拟结果，并对结果进行了分析。

目录

文摘

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第1章绪论

第2章GaN材料特性

2.1 GaN发展概述

2.2 GaN材料结构及特性

2.2.1 GaN材料结构

2.2.2 GaN材料特性

2.3 p型GaN材料

2.4本章小结

第3章全带多粒子Monte Carlo模拟方法

3.1Monte Carlo模拟方法概述

3.2载流子输运中的Monte Carlo方法

3.3全带多粒子Monte Carlo方法

3.3.1全带Monte Carlo方法

3.3.2多粒子Monte Carlo方法

3.4随机数的产生

3.4.1随机数概述

3.4.2均匀随机数的产生

3.4.3非均匀随机数的产生

3.5本章小结

第4章基本公式推导

4.1散射率的计算

4.1.1散射率计算的理论基础

4.1.2晶格散射

4.1.3电离杂质散射

4.2自散射

4.3本章小结

第5章模拟过程及结果

5.1模型描述

5.2模拟的主要步骤

5.2.1定义物理系统

5.2.2计算散射率

5.2.3空穴运动的初始条件

5.2.4确定自由飞行时间

5.2.5选择散射机理

5.2.6确定散射终态

5.2.7结果的处理

5.3模拟程序

5.4模拟结果

5.4.1平均能量

5.4.2平均漂移速度

5.4.3渡越时间与位移关系

5.5本章小结

第6章结束语

参考文献

致谢