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Ge掺杂对InI导电性能影响的第一性原理研究

王永贞 徐朝鹏 张文秀 张欣 王倩 张磊

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Ge掺杂对InI导电性能影响的第一性原理研究

王永贞, 徐朝鹏, 张文秀, 张欣, 王倩, 张磊

First-principles study on the effect of Ge-doping on the conductivity of InI

Wang Yong-Zhen, Xu Zhao-Peng, Zhang Wen-Xiu, Zhang Xin, Wang Qian, Zhang Lei
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  • 采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 在相同环境条件下对不同浓度Ge掺杂的InI导电性能进行了研究. 建立了由不同浓度的Ge原子替代In原子的In1-xGexI (x=0, 0.125, 0.25)模型. 对低温下高掺杂Ge原子的In1-xGexI半导体的优化参数、总态密度、能带结构进行了计算. 结果表明: Ge的掺入使In1-xGexI材料的体积减小, 总能量升高, 稳定性降低; Ge原子浓度越大, 进入导带的相对电子数量越多, In1-xGexI电子迁移率减小, 电阻率增大, 同时最小光学带隙也增大, 有利于改善体系的核探测性能.
    The conductivities of InI with different concentrations of Ge-doping have been investigated by the ultra-soft pseudopotential approach of the plane-wave based on the density functional theory under the same condition. Models of the In1-xGexI (x=0, 0.125, 0.25) with In atoms substituted by different fraction of Ge are set up. The optimized structural parameters, total electron density of states, and energy band structures of Ge heavily doped In1-xGexI semiconductors at low temperature are calculated. Results show that the volumes are slightly reduced and the total energies are increased in the In1-xGexI systems and that the systems become instable. As the concentration of Ge increases, the electronic mobility decreases, but the relative number of electrons jumping to the conduction band increases, and the resistivity and the minimum optical band gap increase at the same time, which is beneficial to improving the performance of nuclear detection in the system.
    • 基金项目: 河北省应用基础研究计划重点基础研究项目(批准号:13961103D)、中国电子科技集团公司第四十六研究所创新基金(批准号:CJ20120208)、河北省高层次人才资助项目(批准号:C2013003040)和燕山大学青年教师自主研究计划(批准号:13LGA011)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Key Basic Research Project of the Applied Basic Research Programs of Hebei Province, China (Grant No. 13961103D), the Innovation Project of the 46th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, China (Grant No. CJ20120208), the High-level Talents Funded Projects of Hebei Province, China (Grant No. C2013003040), and the Young Teachers Independent Research Projects of Yanshan University, China (Grant No. 13LGA011).
    [1]

    Jones R E, Templeton D H 1955 Acta Cryst. 8 847

    [2]

    Kolinko M I 1994 J. Phys.: Condens. Matter 6 183

    [3]

    Shah K S, Moy L P, Zhang J, Misra M M, Moses W W 1992 Proc. SPIE 1734 161

    [4]

    Oondera T, Hitomi K, Shoji T 2006 IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 3055

    [5]

    Nicoara I, Dicoara N, Bertorello C, Slack G A, Ostrogorsky A G, Groza M, Burger A 2011 Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1341 95

    [6]

    Hossain A, Kim K, Bolotnikov A E, Camarda G S, Gul R, Yang G, James R B 2013 SORMA West Proceeding Oakland, USA, May 13-17, 2012 pp5-20

    [7]

    Zhang W, Xu Z P, Wang H Y, Chen F H, He C 2013 Acta Phys. Sin. 62 243101 (in Chinese) [张伟, 徐朝鹏, 王海燕, 陈飞鸿, 何畅 2013 物理学报 62 243101]

    [8]

    Xu Z P, Wang Y Z, Zhang W, Wang Q, Wu G Q 2014 Acta Phys. Sin. 63 147102 (in Chinese) [徐朝鹏, 王永贞, 张伟, 王倩, 吴国庆 2014 物理学报 63 147102]

    [9]

    Di Lieto A 2003 Opt. Lasers Eng. 39 309

    [10]

    Li X L, Chen J J 2011 Metall. Funct. Mater. 18 44 (in Chinese) [李学良, 陈洁洁 2011 金属功能材料 18 44]

    [11]

    Lumb D H, Owens A, Bacdaz M, Peacock T 2006 Nucl. Meth. Phys. Res. Sect. A 568 427

    [12]

    Luke P N, Amman M, Tindall C, Lee J S 2005 J. Radioanal. Nucl. Chem. 264 145

    [13]

    Feng Q, Yue Y X, Wang W H, Zhu H Q 2014 Chin. Phys. B 23 043101

    [14]

    Chen X R, Sun L L, Gou Q Q, Ji G F 2009 Chin. Phys. Lett. 26 017101

    [15]

    Jiang X F, Liu X F, Wu Y Z, Han J R 2012 Chin. Phys. B 21 077502

    [16]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [17]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2003 Semiconductor Physics (6th Ed.) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp111, 129 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2003 半导体物理学 (第六版) (北京: 电子工业出版社)第111, 129页]

    [18]

    Zhang M, Zhang C H, Shen J 2011 Chin. Phys. B 20 017101

    [19]

    Hou Q Y, Liu Q L, Zhao C W, Zhao E J 2014 Acta Phys. Sin. 63 057101 (in Chinese) [侯清玉, 刘全龙, 赵春旺, 赵二俊 2014 物理学报 63 057101]

    [20]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 1998 Semiconductor Physics (1st Ed.) (Xi'an: Xi'an Jiaotong University Press) p78 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 1998 半导体物理学 (第一版)(西安: 西安交通大学出版社) 第78页]

    [21]

    Ji Z G 2005 Semiconductor Physics (Hangzhou: Zhejiang University Publishing House) p134 (in Chinese) [季振国 2005半导体物理 (杭州: 浙江大学出版社)第134页]

  • [1]

    Jones R E, Templeton D H 1955 Acta Cryst. 8 847

    [2]

    Kolinko M I 1994 J. Phys.: Condens. Matter 6 183

    [3]

    Shah K S, Moy L P, Zhang J, Misra M M, Moses W W 1992 Proc. SPIE 1734 161

    [4]

    Oondera T, Hitomi K, Shoji T 2006 IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 3055

    [5]

    Nicoara I, Dicoara N, Bertorello C, Slack G A, Ostrogorsky A G, Groza M, Burger A 2011 Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1341 95

    [6]

    Hossain A, Kim K, Bolotnikov A E, Camarda G S, Gul R, Yang G, James R B 2013 SORMA West Proceeding Oakland, USA, May 13-17, 2012 pp5-20

    [7]

    Zhang W, Xu Z P, Wang H Y, Chen F H, He C 2013 Acta Phys. Sin. 62 243101 (in Chinese) [张伟, 徐朝鹏, 王海燕, 陈飞鸿, 何畅 2013 物理学报 62 243101]

    [8]

    Xu Z P, Wang Y Z, Zhang W, Wang Q, Wu G Q 2014 Acta Phys. Sin. 63 147102 (in Chinese) [徐朝鹏, 王永贞, 张伟, 王倩, 吴国庆 2014 物理学报 63 147102]

    [9]

    Di Lieto A 2003 Opt. Lasers Eng. 39 309

    [10]

    Li X L, Chen J J 2011 Metall. Funct. Mater. 18 44 (in Chinese) [李学良, 陈洁洁 2011 金属功能材料 18 44]

    [11]

    Lumb D H, Owens A, Bacdaz M, Peacock T 2006 Nucl. Meth. Phys. Res. Sect. A 568 427

    [12]

    Luke P N, Amman M, Tindall C, Lee J S 2005 J. Radioanal. Nucl. Chem. 264 145

    [13]

    Feng Q, Yue Y X, Wang W H, Zhu H Q 2014 Chin. Phys. B 23 043101

    [14]

    Chen X R, Sun L L, Gou Q Q, Ji G F 2009 Chin. Phys. Lett. 26 017101

    [15]

    Jiang X F, Liu X F, Wu Y Z, Han J R 2012 Chin. Phys. B 21 077502

    [16]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [17]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2003 Semiconductor Physics (6th Ed.) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp111, 129 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2003 半导体物理学 (第六版) (北京: 电子工业出版社)第111, 129页]

    [18]

    Zhang M, Zhang C H, Shen J 2011 Chin. Phys. B 20 017101

    [19]

    Hou Q Y, Liu Q L, Zhao C W, Zhao E J 2014 Acta Phys. Sin. 63 057101 (in Chinese) [侯清玉, 刘全龙, 赵春旺, 赵二俊 2014 物理学报 63 057101]

    [20]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 1998 Semiconductor Physics (1st Ed.) (Xi'an: Xi'an Jiaotong University Press) p78 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 1998 半导体物理学 (第一版)(西安: 西安交通大学出版社) 第78页]

    [21]

    Ji Z G 2005 Semiconductor Physics (Hangzhou: Zhejiang University Publishing House) p134 (in Chinese) [季振国 2005半导体物理 (杭州: 浙江大学出版社)第134页]

  • [1] 徐朝鹏, 王永贞, 张伟, 王倩, 吴国庆. Tl掺杂对InI禁带宽度和吸收边带影响的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(14): 147102. doi: 10.7498/aps.63.147102
    [2] 令狐佳珺, 梁工英. In掺杂ZnTe发光性能的第一性原理计算. 物理学报, 2013, 62(10): 103102. doi: 10.7498/aps.62.103102
    [3] 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. 物理学报, 2013, 62(23): 233101. doi: 10.7498/aps.62.233101
    [4] 袁娣, 黄多辉, 罗华锋. Be, O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(14): 147101. doi: 10.7498/aps.61.147101
    [5] 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
    [6] 袁娣, 罗华锋, 黄多辉, 王藩侯. Zn,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(7): 077101. doi: 10.7498/aps.60.077101
    [7] 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
    [8] 肖振林, 史力斌. 利用第一性原理研究Ni掺杂ZnO铁磁性起源. 物理学报, 2011, 60(2): 027502. doi: 10.7498/aps.60.027502
    [9] 刘建军. (Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析. 物理学报, 2011, 60(3): 037102. doi: 10.7498/aps.60.037102
    [10] 侯清玉, 赵春旺, 李继军, 王钢. Al高掺杂浓度对ZnO导电性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047104. doi: 10.7498/aps.60.047104
    [11] 张治国. 紫外波段高透过率铜铟掺杂SnO2薄膜的研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8172-8177. doi: 10.7498/aps.59.8172
    [12] 张计划, 丁建文, 卢章辉. Co掺杂MgF2电子结构和光学特性的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1901-1907. doi: 10.7498/aps.58.1901
    [13] 黄云霞, 曹全喜, 李智敏, 李桂芳, 王毓鹏, 卫云鸽. Al掺杂ZnO粉体的第一性原理计算及微波介电性质. 物理学报, 2009, 58(11): 8002-8007. doi: 10.7498/aps.58.8002
    [14] 林竹, 郭志友, 毕艳军, 董玉成. Cu掺杂的AlN铁磁性和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1917-1923. doi: 10.7498/aps.58.1917
    [15] 杨敏, 王六定, 陈国栋, 安博, 王益军, 刘光清. 碳掺杂闭口硼氮纳米管场发射第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7151-7155. doi: 10.7498/aps.58.7151
    [16] 陈 琨, 范广涵, 章 勇. Mn掺杂ZnO光学特性的第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(2): 1054-1060. doi: 10.7498/aps.57.1054
    [17] 陈 琨, 范广涵, 章 勇, 丁少锋. In-N共掺杂ZnO第一性原理计算. 物理学报, 2008, 57(5): 3138-3147. doi: 10.7498/aps.57.3138
    [18] 别少伟, 江建军, 马 强, 杜 刚, 袁 林, 邸永江, 冯则坤, 何华辉. 高电阻率多层纳米颗粒膜软磁特性及微波磁导率. 物理学报, 2008, 57(4): 2514-2518. doi: 10.7498/aps.57.2514
    [19] 彭丽萍, 徐 凌, 尹建武. N掺杂锐钛矿TiO2光学性能的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1585-1589. doi: 10.7498/aps.56.1585
    [20] 丁少锋, 范广涵, 李述体, 肖 冰. 氮化铟p型掺杂的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4062-4067. doi: 10.7498/aps.56.4062
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-09
  • 修回日期:  2014-07-23
  • 刊出日期:  2014-12-05

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