硅中的深杂质能级

从原子的局域赝势出发,利用线性响应理论求得了替代杂质在硅中产生的屏蔽微扰势.用赝原子轨道的集团方法计算了各种杂质原子在硅中产生的深能级.得出,短程势和长程势对深能级的形成都起重要作用.深施主态也有谷轨道分裂的现象,但分裂的能量较大,波函数是反键态性质.深受主态能级位置较深,波函数是悬键态性质.等电子杂质不易产生深能级.计算得到的深能级位置与实验作了比较.     

半导体中杂质的自电离态的理论

本文的第一部份,发展了一个描述半导体中杂质自电离态的形式理论,它是类似于原子自电离态的组态相互作用模型.从这个理论得到了杂质自电离态的能级位置、能级宽度和波函数的表达式,并说明了在连续吸收谱上,杂质自电离态表现为一个非对称的Fano型的峰. 本文的第二部份发展了一种计算半导体中杂质自电离态的具体方法,称做复坐标方法.作为一个例子,计算了硅中具有Γ_7对称性的受主自电离态的能级和宽度.     

关于AlGaAs:Si中DX中心的新观点

本文给出DX中心为负U中心时所满足的统计规律。指出它与大量AlGaAs:Si的Hall实验不定量符合。为此我们提出,Si可能形成二种不同的施主NU和SD。NU是产生DX能级的负U中心。SD只形成浅施主能级或电激活中心。两种中心的浓度N~(NU)和N~(SD)可以比拟。且N~(SD)/N~(NU)随Si浓度增加而增加。SD中心作为一种电子源,向NU输送电子,放宽了费米能级钉扎于DX能级的条件,从而与Hall实验相符。并用此观点重新解释了过去的种种实验。     

GaAs/AlAs短周期超晶格的静压光致发光研究

在室温和液氮温度下对不同层厚的GaAs/AlAs短周期超晶格在0—50kbar范围内进行了静压光致发光研究。在导带最低能级为类Γ态能级(Ⅰ类超晶格)和类X态能级(Ⅱ类超晶格)两种情况下都得到了类Γ态能级与类X态能级差随层厚的变化。首次直接观察到室温、常压下(GaAs)_(11)(AlAs)_(11)超晶格中类Γ态能级与类X态能级发生交叉。从发光峰的强度随压力的变化求得室温下在类Γ态能级与类X态能级恰好交叉的压力下类X态电子和类Γ态电子到价带空穴的跃迁几率之比从(GaAs)_(17)(AlAs)_(17)的1.4×10~(-4)逐渐增加到(GaAs)_6(AlAs)_6的4.6×10~(-3)。表明类Γ态和类X态间的混合较弱。对实验结果进行了简短的讨论。     

AlGaAs∶Sn混晶中的两类类DX中心

在测得Al0.26Ga0.74As∶Sn混晶中两类类DX中心的电子热俘获势垒精细结构后,研究和确定了其相关的束缚能、晶格驰豫能和光离化能.采用第一原理赝势法的计算和分析结果表明,Sn施主杂质次近邻Al/Ga原子的不同局域组分所引起的Sn杂质及其最近邻As原子的不同晶格驰豫,是产生两类类DX中心能级精细结构的主要原因.     

GaAs中Be受主的光热电离光谱研究

应用光热电离光谱方法研究了ＭＢＥ生长ＧａＡｓ薄膜中Ｂｅ受主的杂质能级。通过与理论计算的比较,将观测到的３个跃迁峰归属于Ｇ线、Ｃ线和Ｄ线跃迁,同时在实验上也观察到Ｂｅ受主１ｓ３／２（Γ％＾＋）态到２ｐ１／２（Γ＾）态跃迁,由实验结果算得Ｂｅ受主的电离能为２８．６ｍｅＶ。     

GaAs/AlGaAs量子阱中的Г-X混和及谐振态和非限定态的研究

本文使用单带双谷理论研究了GaAs/AlGaAs量于阱中的Г-X混和现象.介绍了Г态、X态和能级高于势垒的谐振态的特点.给出了谐振态能级随势阱和势垒层宽变化的关系.阐述了超薄层量子阱和非限定态的一些有趣的特性.在此基础上提出了一个超晶格能带的形成模型并对最新的一些实验结果给出了恰当的解释.     

GaAs／AlAs超晶格Γ－X级联隧穿导致的电场畴

我们研究了掺杂耦合ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ超晶格的级联隧穿，在这种结构中，ＡｌＡｓ层Ｘ能谷中的基态能级位于ＧａＡｓ层中Γ能谷的基态（Ｅ（Γ１）；）和第一激发态（Ｅ（Γ２））能级之间．实验结果证明，这种超晶格中的高电场畴是由Γ－Ｘ级联共振隧穿所形成的，而不是通常的相邻量子阱子带的级联共振隧穿所形成的．在这种高场畴中，电子从ＧａＡｓ量子阱的基态隧穿到邻近的ＡｌＡｓ层的Ｘ能谷的基态，然后通过实空间电子转移从ＡｌＡｓ层的Ｘ能谷弛豫到下一个ＧａＡｓ量子阱的Γ能谷的基态．     

硅中过渡金属深杂质态的量子化学研究

用缺陷原子簇模拟大块晶体,进而应用分子量子化学理论予以处理,是研究固体中深杂质态的一种有效的近似方法。本文采用17个原子组成的原子簇,以EHMO方法,对Cr、Mn、Fe、Co、Ni五个中性过渡金属原子在半导体硅中所引起的深杂质态,进行了量子化学计算。所得杂质能级在带隙中的位置与实验结果基本一致。     

GaAsP混晶中Te施主深能级的研究

用深能级瞬态谱(DLTS)方法研究了组分范围为x=0.11-0.95的掺Te的GaAs_(1-x)P_(?)混晶中的深能级.结果表明:样品中出现的深能级可分为A,B,C三类,其发射率激活能各约为:E_(?)~A=0.18ev,E_(?)~B=0.28eV,E_(?)~C=0.38eV.其中只有A能级在x=0.23-0.95间的所有样品中出现,B和C能级的出现不存在明显的规律性.进一步研究了A能级的性质后,认为它来源于Te替位杂质的DX中心,而B、C能级的性质可能比较复杂.     

Si:Cr中的E能级的计算

用非自治的准带晶格场方法计算了Si :Cr中的E能级.杂质的局域态波函数用单中心的类氢波函数展开.在格林函数的计算中用大元胞模型使对布里渊区的求和大大简化.硅中替代杂质Cr所产生的屏蔽微扰势用线性响应理论得到.计算得到的E能级在带隙中的位置同自治的同类计算的结果符合很好.     

Si:Pd深能级的研究

用三种钯源对p~+nn~+和n~+pp~+硅二极管进行了扩散掺杂,井用深能级电容瞬态谱仪(DLTS)对它们作了测量.在适当的工艺条件下,在各类样品中均观察到能量为E_c-0.37eV和E_c-0.62eV两个浓度居统治地位的新的电子陷阱能级.从实验上证明了以上两个能级确是由进入硅点阵中的钯杂质所引起,并确定了它们和文献报道过的Si:Pd 能级间的相互转化关系.由这些能级的产生条件,退火特性以及电学测量结果来看,这两个新能级应分别与硅中间隙钯所引起的两种不同荷电态的施主中心相对应.     

流体静压力下的Si中的深杂质能级

在硬原子赝势近似下,由赝势平面波方法计算的能隙压力系数与实验符合较好.压力下,赝原子轨道的s态局域半径扩大,p态局域半径减小.考虑了局域半径的变化,用赝原子轨道线性组合方法也得到了与实验相当的能隙压力系数.以变化后的赝势和原子轨道为基础,用集团方法计算了Si中杂质能级的压力系数,得到了与Vogl不同的结论.施主态压力系数的大小与能级的对称性有关,而与深浅无关.S、Se、Te的Al态压力系数的计算值与实验符合较好.受主态相对于价带顶的压力系数与能隙的压力系数相近(～-1.5).     

GaAs／Al_0．33Ga_0．67As短周期超晶格中能带不连续性随压力的变化

利用高压光致发光方法在液氮温度下和０—３５ｋａｒ的压力范围内对不同层厚的ＧａＡｓ／Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓ短周期超晶格以及具有相近组份的Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ体材料进行了系统的研究．测得Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ体材料的Γ谷和Ｘ谷的压力系数分别为８．６ｍｅＶ／ｋｂａｒ和－．５７ｍｅＶ／ｋｂａｒ．在一定的压力范围内同时观测到了短周期超晶格中与类Γ态和类Ｘ态相关的发光峰，从而得到了类Γ态能级和类Ｘ态能级随压力的变化关系．首次获得了有关ＧａＡｓ／Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７Ａｓ短周期超晶格能带不连续性（包括价带     

多孔硅中电子光跃迁过程的研究

用硅-氧化硅复合纳米材料的能带混合模型研究了多孔硅中的各类电子状态。分析了各种状态的能带属性及其量子限制特性，从而解释了实验中观察到的量子限制态和非量子限制态。在有效质量理论框架下计算了不同能级间的光跃迁矩阵元，得出了带内和带间状态间的跃迁选择定则。运用所计算的结果较好地解释了实验中观察到的PL和CL光谱中的量子限制态、非量子限制态、元激发陷阱以及各种不同的谱峰。最后从多孔硅发光特性与半导体材料及杂质、缺陷发光的对比中阐明了这种纳米发光材料的特征。由此笔者提出了研究硅一氧化硅复合纳米材料来开发新的硅基发光材料、器件和集成电路的新途径。     

计算半导体中杂质能级的分区变分方法

本文从分区变分的概念出发提出了一种计算半导体中杂质能级的新方法.它计入了杂质原于的短程势、长程势和主晶格周期势的贡献,是一种第一原理性的计算方法,便于进行自治计算和考虑缺陷集团的电子态.使用这种方法计算了硅中的浅杂质 P、As、Sb和深杂质S~+、Se~+、Te~+、S、Se、Te的能级.算得的杂质能级变化趋势基本上和实验结果相符.最后讨论了浅杂质和深杂质能级的形成机理和分区变分理论的意义.     

两中心模型中光折变晶体两波耦合增益系数的温度特性

对两中心模型光折变晶体两波耦合增益系数Γ、总的有效电荷密度Neff和强度特性因子η的温度特性进行了理论研究.在两中心模型中,存在着一个深能级和一个浅能级,这两个能级在带隙之间引起不同的掺杂中心.浅能级的密度MT决定着晶体的温度特性.影响温度特性主要因素是总的有效电荷密度Neff和强度特性因子η随温度的变化关系.结果表明,当MT=0.2×1016 cm-3较小时,在300～400 K的范围内,Neff和Γ随温度的增加而单调增加,而η在不同的光强下温度特性差别较大.当MT=100×1016 cm-3较大时,在上述温度范围内,Neff和Γ随温度增加而单调下降.而η的温度特性表现为当总光强大时,η随温度增加而减小.而当总光强很小时,η随温度的增加而变大.浅能级密度MT的不同是引起Γ温度特性不同的主要因素.这些结果对认识光折变晶体的内部结构是十分有用的.(PB2)     

关于N-Si:Pd中能级E(0.37)和E(0.62)的识别

在已证实Si中与间隙Pd有关的E_(TA)(0.37)和E_(TB)(0.62)能级为同一双施主中心的(0/ +)态与(+/++)态的基础上,本文通过一系列实验事实进一步揭示该中心是有B杂质参与的络合物.     

消除边缘区效应的“三脉冲DLTS”法及对DX-中心俘获过程的测量

本文提出了一种新的方法──“三脉冲DLTS”法,用于测量深能级的热俘获截面,目的在于消除使测量产生很大误差的边缘区效应的影响,最后用这种方法,对AlGaAs:Si中DX—中心的电子热俘获截面进行了测量,结合考虑大的深能级浓度这一因素,通过计算机的拟合过程,给出了非常令人满意的结果。     

分子束外延生长Al掺杂n型ZnS_(1-x)Tex的类DX中心

应用光致发光 (PL )、电容 -电压 (C- V)、深能级瞬态谱 (DL TS)和光电导 (PC)技术系统研究 Al掺杂 Zn S1 - xTex 中与 Al有关的类 DX中心 .实验结果表明 ,Zn S1 - x Tex 中存在与 - 族半导体 DX中心相类似的性质 .获得与 Al有关的类 DX中心光离化能 Ei (～ 1.0 e V和 2 .0 e V)和发射势垒 Ee (0 .2 1e V和 0 .39e V) ,这表明 Zn S1 - x Tex大晶格弛豫的出现是由类 DX中心引起