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Ge/SiC异质结可以实现SiC器件对可见光和近红外光的触发。由于Ge/SiC异质结界面的电学、光学等特性有别于体材料的光电特性,而SiC和Ge在理论上约存在23.0%的晶格失配,其界面结构及微观特性在很大程度上影响着Ge/SiC异质结的性能。在实验方面,早已开展对Ge/SiC异质结的研究工作并取得了一些傲人的成果,但是仍旧缺乏实际晶格匹配、态密度、失配位错密度以及成键机制等微观理论的研究。因此为了更为全面地研究Ge/SiC异质结界面相关的问题,本文采用第一性原理研究了Ge/4H-SiC异质结界面的成键机理、择优取向、界面缺陷等问题,主要得出了以下结论:1.利用第一性原理研究了Ge原子在4H-SiC(0001)表面的吸附特性以及Ge(111)/4HSiC(0001)异质结界面和Ge(110)/4H-SiC(0001)异质结界面的原子电子特性,并从能量、电子特性和态密度等方面进行了分析。2.建立了顶位、桥位、hcp洞位和fcc洞位四种Ge在4H-SiC(0001)表面的吸附模型。吸附能结果表明顶位是最稳定的吸附位置。几何特性说明键长越小,吸附能越大。布居分析和态密度分析表明4H-SiC(0001)表面的Si原子与Ge吸附原子之间形成了SiGe键。3.建立了Ge(111)/4H-SiC(0001)和Ge(110)/4H-SiC(0001)界面模型,粘合能的计算表明Ge(110)/4H-SiC(0001)界面的粘合能大于Ge(111)/4H-SiC(0001)界面,说明Ge(110)/4H-SiC(0001)比Ge(111)/4H-SiC(0001)界面更稳定。通过比较Ge(110)/4HSiC(0001)和Ge(111)/4H-SiC(0001)界面的态密度图发现在-4eV~2eV出现了几个明显的共振峰,其峰值主要由于Si-3p和Ge-4p轨道杂化,说明在界面处形成了Si-Ge键。4.Ge(110)/4H-SiC(0001)界面的弛豫能低于Ge(111)/4H-SiC(0001)界面的弛豫能,说明Ge(111)/4H-SiC(0001)界面要在相对较高的温度下才能形成,而Ge(110)/4H-SiC(0001)界面在较低温度下就能形成。Ge/SiC异质结生长时常常会出现<111>和<110>两种模式共存的生长情况,高温下更容易出现<111>方向的择优生长。5.计算了DM模式下的失配位错密度,结果表明Ge(110)/4H-SiC(0001)异质结界面的失配位错密度比Ge(111)/4H-SiC(0001)的小,说明Ge(110)/4H-SiC(0001)异质结界面缺陷更少。