掺铝3C-SiC电子结构的第一性原理计算及其微波介电性能

李智敏; 施建章; 卫晓黑; 李培咸; 黄云霞; 李桂芳; 郝跃

doi:10.7498/aps.61.237103

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,对比研究了未掺杂和Al掺杂3C-SiC材料的电子结构和介电常数.结果表明: Al掺杂后, Fermi能级进入价带,带隙宽度略为加宽,在8.2—12.4 GHz范围内介电常数大幅度增大. 利用燃烧合成法制备了Al掺杂的3C-SiC粉体吸收剂,通过矢量网络分析仪测试了样品在8.2—12.4 GHz 范围内的微波介电常数,验证了理论计算结果,并讨论了微波损耗机理.

关键词:

Abstract

The electronic structure and permittivity of Al-doped 3C-SiC are studied by using the first principles plane-wave pseudopotential method based on the density functional theory, and compared with those of undoped 3C-SiC. Results show that the Fermi energy level introduced into valence band and band gap is slightly widened through Al doping for 3C-SiC, and that the permittivity is greatly improved in a frequency range of 8.2-12.4 GHz. Al doped 3C-SiC powder absorber is prepared by combustion synthesis, and the permittivities of the samples are measured in the frequency range of 8.2-12.4 GHz by vector network analyzer, which validates the results of theoretical calculation. The mechanism of microwave loss is discussed.

Keywords:

作者及机构信息

1.
西安电子科技大学技术物理学院, 西安 710071;

2.
西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件重点实验室, 西安 710071

基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(批准号: K5051205006, K5051105006)资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Technical Physics, Xidian University, Xi'an 710071, China;

2.
Key Laboratory of Wide Band-gap Semiconductor Materials & Devices, Xidian University, Xi'an 710071, China

Funds: Project supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Ministry of Education of China (Grant Nos. K5051205006, K5051105006).

参考文献

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