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近年来,随着碲镉汞红外焦平面技术的不断发展,其结构和光电特性引起了人们的广泛关注。但是,器件的探测精度仍然受到材料的电学性能、面积和均匀性等参数的限制。碲镉汞具有本征载流子浓度低、表面态密度低、光学吸收系数大等优点,是一种重要且常见的红外探测器材料。碲镉汞n型掺杂可以很容易的通过In原位取代Hg获得,并能获得很高载流子浓度。但是,目前可控的碲镉汞p型掺杂仍然是碲镉汞探测器技术发展的瓶颈。Au在碲镉汞材料中扩散系数较低,表现出良好的稳定性,并且Au杂质在碲镉汞的价带顶端形成杂质能级,Au充当受主,因此,Au是一种有效的p型掺杂剂。Cd的组分x对碲镉汞材料的电子结构和电学性质具有重要的影响。但是Au掺杂碲镉汞材料的成键机制、电学性质与Cd的组分x之间的关系仍未得到深入的研究。V族元素Bi,在碲镉汞中表现出两性的掺杂特性,即取代阳离子时为n型掺杂,取代阴离子时为p型掺杂。因此采用第一性原理计算的方法研究Bi在碲镉汞材料中的掺杂效应非常必要。本文采用基于密度泛函的第一性原理计算方法,采用先进的杂化泛函方法,对Hg1-xCdxTe、Au掺杂Hg1-xCdxTe (x=0.25, x=0.5, x=0.75)以及Bi掺杂Hg0.75Cd0.25Te相关的性质做了模拟计算。根据计算结果系统地研究了组分x对Au掺杂碲镉汞材料的相关性质的影响,同时对Bi在碲镉汞材料中的掺杂效应进行了细致的研究。文中我们主要分两部分对Au掺杂Hg1-xCdxTe及Bi掺杂碲镉汞相关的性质进行了计算和分析。(1) 采用第一性原理计算方法分别计算了Hg1-xCdxTe以及Au掺杂Hg1-xCdxTe (x=0.25, x=0.5, x=0.75)的结构弛豫、电荷密度、电子局域函数、态密度和能带结构,以分析掺杂的稳定性和有效性。Au在三种组分的碲镉汞中都具有一定的稳定性,并且Au原子与第一邻近Te原子的成键强度随着组分x的增加呈现减弱趋势。另一方面,Au掺杂三种组分的碲镉汞在价带顶端都形成了浅杂质能级,表现出良好的p型掺杂性质。Au原子的掺入对组分x=0.25、x=0.5这两种组分的价带顶端作用较为明显,更容易形成p型掺杂。此外,Au掺杂三种组分碲镉汞的带隙宽度与组分x之间的表现为近似线性关系,并拟合出二者之间的线性关系式。(2) 采用第一性原理计算方法计算了Bi掺杂Hg0.75Cd0.25Te的结构弛豫、电荷密度、电子局域函数、态密度、能带结构和能带分解电荷密度,以分析Bi掺杂的稳定性和有效性。研究表明Bi掺杂导致的两种缺陷结构中都具有一定的稳定性。Bi在Hg0.75Cd0.25Te体系中,可表现为典型的V族元素两性掺杂性质,在BiTe缺陷体系中,Bi充当受主,表现为P型掺杂,在BiHg缺陷体系中Bi充当施主,表现为N型掺杂。