GaAs光电阴极表面模型与计算

摘要

砷化镓(GaAs)材料具有优异的光电特性,是目前最重要的化合物半导体材料。自发现以来被广泛的应用于各个领域,特别是在军事方面,GaAs光电阴极已经成为第三代微光夜视器件的核心部分。为了更好地解释GaAs光电阴极的发射机理,得到高性能低功耗的GaAs光电阴极,各国对此都进行了大量的研究,我国在GaAs光电阴极的研制方面也投入了大量的财力和人力。本文对GaAs的表面结构和表面氧化的机理进行了理论方面的研究,为今后改善GaAs光电阴极的制备工艺提供了指导。主要研究内容如下:
　　 1构建了理想的砷化镓晶体模型,利用第一性原理计算了其能带结构图和态密度,计算结果与实验值相吻合。
　　 2构建了掺杂Zn浓度为2:1的砷化镓(100)(2×4)β2型重构表面的模型,计算分析其电子特性后发现重掺杂情况下,砷化镓表面态密度的带隙变窄。
　　 3分别构建了不同位置掺Zn的砷化镓(100)(2×4)β2型重构表面模型,计算对比其态密度后发现,不同位置掺杂情况下具有相似的电子特性。
　　 4分别构建了Cs原子在表面上不同的吸附位置的模型,通过计算使模型优化并对比分析其电子特性。并且计算了Cs原子在砷化镓表面吸附的吸附能。
　　 5对氧分子在GaAs清洁表面的吸附情况进行了研究。在不同温度下,分别构建了氧分子在砷化镓(100)(2×4)β2型重构表面的不同吸附位置的模型。计算分析了它们的电子特性和不同条件下氧分子的吸附能。