文档介绍：烟台大学
硕士学位论文
Ⅲ-Ⅴ族和Ⅳ族元素合金的层生长模型的研究
姓名:宿晓敖
申请学位级别:硕士
专业:理论物理
指导教师:戴振宏
20090401
烟台大学硕士学位论文
摘要
Ⅲ-Ⅴ族元素和Ⅳ族元素是有着特殊电子结构的元素,而由这些元素组
成的半导体材料,在我们的生活中具有广泛的应用,是国内外研究的重点。
我们主要是在重复 SiC 的有序结构生长的基础之上,根据量子力学第
一原理计算和模拟动力学生长环境,对 SiCAlN 材料的生长过程做了研究。
利用层生长模型下的外延生长模式,是我们所研究的材料的有序结构使用
的主要方法。
因为外延生长是一个非平衡的过程,在外延生长过程中的动力学特征
是控制结构形成的一个主要因素。在此我们利用集团展开方法和第一原理
计算相结合,得到了原子间相互作用能;然后我们又通过调节生长温度或
生长速率来控制外延生长的动力学过程,最终实现有序结构的形成。我们
在外延生长过程中发现,动力学各向异性会导致随着生长条件的变化,生
长层的有序取向发生改变。
在第一章主要讲解了一下本文的主要工作,首先是介绍了在研究过程
当中所使用的主要生长模型,以及在我们使用的模型的基础之上,对 SiC
和 SiCAlN 所做的研究给出了概括性的描述。第二章我们主要讲述了研究
过程中的主要计算方法。第三章是我们在对 SiCAlN 研究之前,在别人研
究 SiC 材料的基础上,用层生长模型模拟了他人的工作。最后是我们对
SiCAlN 所做的研究工作,详细介绍了在动力学层生长过程中,研究对象可
能会出现的一些有序结构,并对该材料短周期有序结构的电子性质做了计
算。
关键词:第一性原理计算;伊辛模型;外延生长;层生长
i
烟台大学硕士学位论文
Abstract
With special electronic structure, the group III-V elements and group IV
pose varies semiconductor materials. Those materials have wide
application in our life, and they have attracted more and more people to study
them.
Based on the simulating ordered structure’s process of SiC, we studied
the material of SiCAlN’s growth process by using the first-principles
calculation and simulating ic growth environment. Here, we mainly take
layered growth model and epitaxial growth method to study material’s ordered
structure.
Because epitaxial growth is not a balance process, ic feature is the
most important factor which can control the structure’s formulation during the
epitaxial growth. We take the first-principles calculation and cluster-expansion
method to get the parameter of interaction of layers; then by adjusting the
temperature of growth or the rate of growth speed, we can control ic
process of epitaxial growth, and abtain the formulation of ordered structure
finally. During the process of epitaxial growth, we found that following the
change of growth condition, there is an ordering-orintation transition due to the
ic anisotrophy.
In character one, we wil