关于氮化镓的晶体学

氮化镓晶体1 .晶体结构1-3空间结构：空间群： P63mc平衡晶格常数： a=3.186，c=5.186基向量： Ga: N:基本体坐标： ga :00，1/32/3/3n :03/8，1/32/37/8对应的Wykoff符号：2a，3m，2a，2b。2 .晶体结构缺陷介伟等4研究了GaN固有点缺陷Ga、n的空位缺陷，模拟计算了5个模型(GaN、Ga0.875N、Ga0.750N、GaN0.875、GaN0.750 )的带结构、差分电子密度、电子态密度. 两种空位缺陷对GaN性能的影响结果如下：表1.5种晶格常数和禁带宽度由表1可知，4种缺陷GaN的带隙宽度，比无缺陷的GaN大的晶格常数均有变化： a值与空穴的种类和浓度的变化不大，而c值随着Ga空穴浓度的增加而增大，随着n空穴浓度的增加而减小。图1.5种模型(110 )面差分电子密度分布n的负性强于Ga，图1a中gan键的电子云集中在n原子附近，gan键具有明显的离子性。 图1b、c中存在Ga空穴，因此电子云更加分散，耦合作用增强，晶格常数c增加，传导带向高能量方向移动，价带向低能量方向移动，禁带宽度增加。 图1d、e中存在n空穴，随着n空穴浓度逐渐增加(ade )，电子状态密度降低，Ga-N的结合能变弱，价带向低能量方向移动，导带也向低能量方向移动，但价带的移动变小，且随着n空穴增加，导带向高能量方向移动图2 .状态密度图图2(a )是理想GaN结晶的分态密度图，图2(b )是GaN、Ga0.875N、Ga0.750N的全态密度图，Ga0.875N、Ga0.750N出现在与理想GaN的状态密度峰值大致相同的位置，可知全粗密度比理想GaN低。 在图2(c )中，GaN0.875、GaN0.750的状态密度峰的出现位置与理想GaN大不相同，费米能级附近的电子状态密度决定其电导率的大小，因此n缺陷对GaN的电导率的影响大。综上所述，Ga、n的空位缺陷使GaN晶格变形，带隙扩大，影响电性能。3 .结构带5-7元素原子的电子构成：Ga:1s22s22p63s23p63d104s24p1N:1s22s22p3图3 .纤锌矿GaN带结构图由图3可知，GaN的带隙比较窄，约3-4ev左右(300K时的禁带宽度为3.39ev )，是典型的半导体材料。 但是，与Si的禁带宽度(1.12ev )相比，由于GaN的带隙宽，因此能够用于高输出、高速的光伏元件。GaN带结构中的传导带的底部(传导带的最小值)和满带的顶部(满带的最大值)位于k空间中的相同位置(位置)处，这表示GaN材料是直接带隙半导体，电子向传导带移动和传输的电子和空穴只是吸收能量，而不是必须改变运动量。1和lm位于第一引导带，2分布于第二引导带。 在室温下，当电场强度为零时，多个电子位于传导带的底部(1能量谷上)，电场强度增加，电子得到能量，部分转变为高能量状态，转变为L-M能量谷、2能量谷以上的能量状态。 当所施加的电场达到一定阈值时，满带电子转变，形成电流。4 .微观结构8曾雄辉等人在氨气环境下ga (theobtainedmaterialwascrushedintofinepowdersandagainintothefurnaceforannealingat 1030for3hunder NH3g as.onc ) 加入的ethematerreadeditheannealingtemperature，thebiequilibriumvaporpressureatsat 1200 pa which Iwas 1000 timeshigherthatofga.then， thebwetting代理人从GaN的powders.then2/n H3 flow was 0.4 l/minduringthisprocess中制作了GaN粉末。 了该粉体的SEM和SAED的特点。 特征图像如下所示图4 GaN粉体SEM特性图图4为氮化镓晶体的扫描电子显微镜照片，晶粒为灰色黑色层的板状结构，表面光滑平整，具有六角结构，平均晶粒尺寸约为2m。图5 GaN粉体的SAED特征图从图5可以看出，各个方向的晶格面之间的距离约为0.276nm，晶格非常清晰，从选择范围的衍射图来看，样本的晶型是比较规则的。综上所述，GaN粉体的微观结构呈六角层板状，晶粒表面平坦，晶格周期性排列，晶型比较规则。5 .低微纳米结构GaN纳米线9-10吕伟等人利用化学气相沉积法、展洁等人利用络合物热分解法制备氮化镓纳米线，结果如下图6 GaN纳米线的SEM特性图在图6(a )和(b )中，试料由很多维纳米线构成，为丝织结构，纳米线的长度约为10m，横截面为圆形，半径范围为30-40nm，长径比较大。图7 GaN纳米线高分辨率光栅图像的IFFT图像根据测定，图7中的(100 )、(010 )、(110 )面间隔均为0.269nm，与电子衍射图案的测定结果一致。 且纳米线晶格周期性、完整性高，无缺陷，表面光滑。图8纳米线选区的电子衍射图案图8中衍射光斑的排列整齐，是规则的平行四边形光斑，证明GaN纳米线的晶体结构为单晶。图9 GaN纳米线的拉曼光谱在图9中，在500-600nm频带出现3个拟合峰，分别为533、557、568cm-1，A1LO模式的峰对应于725 cm-1，相对于主体相的736 cm-1峰出现11 cm-1的红移。 发生红移是因为材料的大小影响拉曼散射。综上所述，GaN纳米线为单晶，长宽比高(达数千)，半径尺寸为纳米级，长度尺寸为微米级。 纳米线的晶格排列规律，表面光滑。 量子尺寸效应使拉曼散射中的A1LO模式红移。参考文献1李亚君氮化镓、氮化硅纳米材料的制备与山东大学硕士学位论文20102 http:/en.W/wiki/gallium _ nitride3 http:/www.cryst.ehu.es/4介伟伟、杨春六方GaN空缺的电子结构四川师范大学学报20105郭宝增、张锁良、刘鑫腊锌矿相GaN电子高场输运特性的Monte Carlo模拟研究物理学报20116作为李栓庆第三代电子材料氮化镓半导体信息19967张波、陈万军、邓溪等氮化镓功率半导体器件技术的固体电子学研究与进展20108 hancomparisonofmorphology，structurityandopti