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B-Al共掺杂3C-SiC的第一性原理研究

周鹏力 史茹倩 何静芳 郑树凯

B-Al共掺杂3C-SiC的第一性原理研究

周鹏力, 史茹倩, 何静芳, 郑树凯
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,计算了未掺杂,B,Al单掺杂和B-Al共掺杂的3C-SiC的晶格参数、能带结构、态密度、有效质量、载流子浓度和电阻率. 计算结果表明:掺杂后导带和价带都向高能端移动,价带移动速度更快一些,使得禁带宽度都有一定程度的减小,其中B-Al共掺杂的禁带宽度最窄,纯净3C-SiC的禁带宽度最宽;B掺杂会减小价带顶空穴的有效质量,Al掺杂则反之,B-Al共掺杂补偿了二者的差异,和未掺杂的3C-SiC价带顶空穴的有效质量很接近. B和Al作为受主杂质,会极大地提高价带顶空穴载流子的浓度,而且B-Al共掺杂的3C-SiC的价带空穴浓度是B,Al单掺杂时的3倍. 4种体系中,B-Al共掺杂得到的电阻率是最低的,同单掺杂相比具有明显的性能优势.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61204079,61306098)资助的课题.
    [1]

    Deng X C, Sun H, Rao C Y, Zhang B 2013 Chin. Phys. B 22 017302

    [2]

    Song Q W, Zhang Y M, Han J, Tanner S P, Dimitrijev S, Zhang Y M, Tang X Y, Guo H 2013 Chin. Phys. B 22 027302

    [3]

    Liu L, Yang Y T, Ma X H 2011 Chin. Phys. B 20 127204

    [4]

    Zheng L, Zhang F, Liu S B, Dong L, Liu X F, Fan Z C, Liu B, Yan G G, Wang L, Zhao W S, Sun G S, He Z, Yang F H 2013 Chin. Phys. B 22 097302

    [5]

    Li X Y 2013 Electronic Products 01 23 (in Chinese) [李晓延 2013 今日电子 01 23]

    [6]

    Kim K J, Lim K Y, Kim Y W, Kim H C 2013 J. Am. Ceram. Soc. 96 2525

    [7]

    Wang H, Yan C F, Kong H K, Chen J J, Xin J, Shi E W 2013 Chin. Phys. B 22 027505

    [8]

    Zheng H W, Wang Z Q, Liu X Y, Diao C L, Zhang H R, Gu Y Z 2011 Appl. Phys. Lett. 99 222512

    [9]

    Zhou J, Li H, Zhang L, Cheng J, Zhao H, Chu W, Yang J, Luo Y, Wu Z 2011 J. Phys. Chem. C 115 253

    [10]

    Wang Y Y, Shen H J, Bai Y, Tang Y D, Liu K A, Li C Z, Liu X Y 2013 Chin. Phys. B 22 078102

    [11]

    Dou Y K, Qi X, Jin H B, Cao M S, Usman Z, Hou Z L 2012 Chin. Phys. Lett. 29 077701

    [12]

    Song J X, Yang Y T, Chai C C, Liu H X, Ding R X 2008 Journal of Xidian University 35 01 (in Chinese) [宋久旭, 杨银堂, 柴长春, 刘红霞, 丁瑞雪 2008 西安电子科技大学学报 35 01]

    [13]

    Suzuki, Akira 2009 Appl. Phys. Lett. 49 450

    [14]

    Kim Y W, Kim K J, Kim H C, Cho N H, Lim K Y 2011 J. Am. Ceram. Soc. 94 991

    [15]

    Zhao D, Zhao H, Zhou W 2001 Physica E 9 679

    [16]

    Li Z M, Shi J Z, Wei X H, Li P X, Huang Y X, Li G F, Hao Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 237103 (in Chinese) [李智敏, 施建章, 卫晓黑, 李培咸, 黄云霞, 李桂芳, 郝跃 2012 物理学报 61 237103]

    [17]

    Zhang Y, Shao X H, Wang Z Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 5652 (in Chinese) [张云, 邵晓红, 王治强 2010 物理学报 59 5652]

    [18]

    Sheng B C, Niu M, Shao X H 2011 Conductivity and magnetic properties study on doped semiconductor material of 3C-SiC: A first-principle investigation Wuhan, April 15–17, 2011 p5758–5761

    [19]

    Yamamoto T, Yoshida H K 1999 Jpn. J. Appl. Phys. Part2 38 166

    [20]

    Yamamoto T, Katayama Y H 2001 Physics B 302 155

    [21]

    Kim K J, Lim K Y, Kim Y W 2013 J. Am. Ceram. Soc. doi: 10.1111/jace. 12498

    [22]

    Su X L, Zhou W C, Xu J, Wang J B, He X H, Fu C 2013 J. Alloys Compd. 551 343

    [23]

    Lin T, Li Q M, Li L B, Yang Y, Chen Y M 2008 Journal of Semiconductors 29 936 (in Chinese) [林涛, 李青民, 李连碧, 杨莺, 陈治明 2008 半导体学报 29 936]

    [24]

    Wu G H,Zheng S K,Liu L,Jia C J 2010 Acta Phys. Sin. 61 223101 (in Chinese) [吴国浩, 郑树凯, 刘磊, 贾长江 2012 物理学报 61 223101]

    [25]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2008 The Physics of Semiconductors 7th Edition (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p119 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2008 半导体物理学 第7版 (北京: 电子工业出版社) 第119页]

  • [1]

    Deng X C, Sun H, Rao C Y, Zhang B 2013 Chin. Phys. B 22 017302

    [2]

    Song Q W, Zhang Y M, Han J, Tanner S P, Dimitrijev S, Zhang Y M, Tang X Y, Guo H 2013 Chin. Phys. B 22 027302

    [3]

    Liu L, Yang Y T, Ma X H 2011 Chin. Phys. B 20 127204

    [4]

    Zheng L, Zhang F, Liu S B, Dong L, Liu X F, Fan Z C, Liu B, Yan G G, Wang L, Zhao W S, Sun G S, He Z, Yang F H 2013 Chin. Phys. B 22 097302

    [5]

    Li X Y 2013 Electronic Products 01 23 (in Chinese) [李晓延 2013 今日电子 01 23]

    [6]

    Kim K J, Lim K Y, Kim Y W, Kim H C 2013 J. Am. Ceram. Soc. 96 2525

    [7]

    Wang H, Yan C F, Kong H K, Chen J J, Xin J, Shi E W 2013 Chin. Phys. B 22 027505

    [8]

    Zheng H W, Wang Z Q, Liu X Y, Diao C L, Zhang H R, Gu Y Z 2011 Appl. Phys. Lett. 99 222512

    [9]

    Zhou J, Li H, Zhang L, Cheng J, Zhao H, Chu W, Yang J, Luo Y, Wu Z 2011 J. Phys. Chem. C 115 253

    [10]

    Wang Y Y, Shen H J, Bai Y, Tang Y D, Liu K A, Li C Z, Liu X Y 2013 Chin. Phys. B 22 078102

    [11]

    Dou Y K, Qi X, Jin H B, Cao M S, Usman Z, Hou Z L 2012 Chin. Phys. Lett. 29 077701

    [12]

    Song J X, Yang Y T, Chai C C, Liu H X, Ding R X 2008 Journal of Xidian University 35 01 (in Chinese) [宋久旭, 杨银堂, 柴长春, 刘红霞, 丁瑞雪 2008 西安电子科技大学学报 35 01]

    [13]

    Suzuki, Akira 2009 Appl. Phys. Lett. 49 450

    [14]

    Kim Y W, Kim K J, Kim H C, Cho N H, Lim K Y 2011 J. Am. Ceram. Soc. 94 991

    [15]

    Zhao D, Zhao H, Zhou W 2001 Physica E 9 679

    [16]

    Li Z M, Shi J Z, Wei X H, Li P X, Huang Y X, Li G F, Hao Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 237103 (in Chinese) [李智敏, 施建章, 卫晓黑, 李培咸, 黄云霞, 李桂芳, 郝跃 2012 物理学报 61 237103]

    [17]

    Zhang Y, Shao X H, Wang Z Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 5652 (in Chinese) [张云, 邵晓红, 王治强 2010 物理学报 59 5652]

    [18]

    Sheng B C, Niu M, Shao X H 2011 Conductivity and magnetic properties study on doped semiconductor material of 3C-SiC: A first-principle investigation Wuhan, April 15–17, 2011 p5758–5761

    [19]

    Yamamoto T, Yoshida H K 1999 Jpn. J. Appl. Phys. Part2 38 166

    [20]

    Yamamoto T, Katayama Y H 2001 Physics B 302 155

    [21]

    Kim K J, Lim K Y, Kim Y W 2013 J. Am. Ceram. Soc. doi: 10.1111/jace. 12498

    [22]

    Su X L, Zhou W C, Xu J, Wang J B, He X H, Fu C 2013 J. Alloys Compd. 551 343

    [23]

    Lin T, Li Q M, Li L B, Yang Y, Chen Y M 2008 Journal of Semiconductors 29 936 (in Chinese) [林涛, 李青民, 李连碧, 杨莺, 陈治明 2008 半导体学报 29 936]

    [24]

    Wu G H,Zheng S K,Liu L,Jia C J 2010 Acta Phys. Sin. 61 223101 (in Chinese) [吴国浩, 郑树凯, 刘磊, 贾长江 2012 物理学报 61 223101]

    [25]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2008 The Physics of Semiconductors 7th Edition (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p119 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2008 半导体物理学 第7版 (北京: 电子工业出版社) 第119页]

  • [1] 周鹏力, 郑树凯, 田言, 张朔铭, 史茹倩, 何静芳, 闫小兵. Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算. 物理学报, 2014, 63(5): 053102. doi: 10.7498/aps.63.053102
    [2] 陈洲文, 李立新, 刘日平, 王文魁, 吕梦雅. 3C-SiC高压相变的理论研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3576-3580. doi: 10.7498/aps.55.3576
    [3] 王永贞, 徐朝鹏, 张文秀, 张欣, 王倩, 张磊. Ge掺杂对InI导电性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(23): 237101. doi: 10.7498/aps.63.237101
    [4] 邓发明, 高涛, 沈艳红, 龚艳蓉. 强激光辐照对3C-SiC晶体结构稳定性的影响. 物理学报, 2015, 64(4): 046301. doi: 10.7498/aps.64.046301
    [5] 崔彦祥, 王玉梅, 李方华. 3C-SiC薄膜小角晶界附近位错核心的原子组态研究. 物理学报, 2015, 64(4): 046801. doi: 10.7498/aps.64.046801
    [6] 谌岩, 刘琳, 刘建华, 张瑞军. 高压处理对Cu75.15Al24.85合金组织与电阻率的影响. 物理学报, 2012, 61(17): 176103. doi: 10.7498/aps.61.176103
    [7] 罗晓东, 狄国庆. 溅射制备Ge,Nb共掺杂窄光学带隙和低电阻率的TiO2薄膜. 物理学报, 2012, 61(20): 206803. doi: 10.7498/aps.61.206803
    [8] 李慧玲, 阮可青, 李世燕, 莫维勤, 樊荣, 罗习刚, 陈仙辉, 曹烈兆. MgB2和Mg0.93Li0.07B2的电阻率与霍尔效应研究. 物理学报, 2001, 50(10): 2044-2048. doi: 10.7498/aps.50.2044
    [9] 刘雅洁. 直接利用磁场和温度精确确定磁性材料La0.67Ca0.33MnO3和Pr0.7Sr0.3MnO3的电阻率. 物理学报, 2013, 62(1): 017601. doi: 10.7498/aps.62.017601
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    [12] 谢东, 冷永祥, 黄楠. C掺杂TiO薄膜的制备及其第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(19): 198103. doi: 10.7498/aps.62.198103
    [13] 张易军, 闫金良, 赵刚, 谢万峰. Si掺杂β-Ga2O3的第一性原理计算与实验研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037103. doi: 10.7498/aps.60.037103
    [14] 石瑜, 白洋, 莫丽玢, 向青云, 黄亚丽, 曹江利. H掺杂α-Fe2O3的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(11): 116301. doi: 10.7498/aps.64.116301
    [15] 潘凤春, 林雪玲, 陈焕铭. C掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(22): 224218. doi: 10.7498/aps.64.224218
    [16] 张素英, 韩培德, 赵宇宏, 黄志伟, 李爱红, 穆彦青, 杨伟明, 侯华. Nb在Ni3Al中取代行为及合金化效应的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047103. doi: 10.7498/aps.60.047103
    [17] 胡洁琼, 谢明, 陈家林, 刘满门, 陈永泰, 王松, 王塞北, 李爱坤. Ti3AC2相(A = Si,Sn,Al,Ge)电子结构、弹性性质的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(5): 057102. doi: 10.7498/aps.66.057102
    [18] 赵宗彦, 柳清菊, 张 瑾, 朱忠其. 3d过渡金属掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(11): 6592-6599. doi: 10.7498/aps.56.6592
    [19] 廖建, 谢召起, 袁健美, 黄艳平, 毛宇亮. 3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101
    [20] 赵佰强, 张耘, 邱晓燕, 王学维. Cu,Fe掺杂LiNbO3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(1): 014212. doi: 10.7498/aps.65.014212
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-28
  • 修回日期:  2013-09-11
  • 刊出日期:  2013-12-05

B-Al共掺杂3C-SiC的第一性原理研究

  • 1. 河北大学电子信息工程学院, 保定 071002;
  • 2. 河北大学计算材料研究中心, 保定 071002
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61204079,61306098)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,计算了未掺杂,B,Al单掺杂和B-Al共掺杂的3C-SiC的晶格参数、能带结构、态密度、有效质量、载流子浓度和电阻率. 计算结果表明:掺杂后导带和价带都向高能端移动,价带移动速度更快一些,使得禁带宽度都有一定程度的减小,其中B-Al共掺杂的禁带宽度最窄,纯净3C-SiC的禁带宽度最宽;B掺杂会减小价带顶空穴的有效质量,Al掺杂则反之,B-Al共掺杂补偿了二者的差异,和未掺杂的3C-SiC价带顶空穴的有效质量很接近. B和Al作为受主杂质,会极大地提高价带顶空穴载流子的浓度,而且B-Al共掺杂的3C-SiC的价带空穴浓度是B,Al单掺杂时的3倍. 4种体系中,B-Al共掺杂得到的电阻率是最低的,同单掺杂相比具有明显的性能优势.

English Abstract

参考文献 (25)

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