Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算

作     者：周鹏力 郑树凯 田言 张朔铭 史茹倩 何静芳 闫小兵 Zhou Peng-Li;Zheng Shu-Kai;Tian Yan;Zhang Shuo-Ming;Shi Ru-Qian;He Jing-Fang;Yan Xiao-Bing

作者机构：河北大学电子信息工程学院保定071002 河北大学计算材料与器件模拟研究中心保定071002 西安电子科技大学微电子学院西安710071 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2014年第63卷第5期

页      面：100-105页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61306098)资助的课题 

主　　题：Al-N共掺杂 3C-SiC 介电性质 第一性原理 

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,建立了未掺杂,Al,N单掺杂和Al-N共掺杂3C-SiC的4种超晶胞模型,并分别对模型进行了几何结构优化,对比研究了其能带结构,态密度分布和介电常数.计算结果表明:Al掺杂会增大SiC的晶格常数,而N对SiC的晶格影响很小.Al掺杂会导致费米能级进入价带,使3C-SiC成为p型半导体,且带隙宽度略为加宽.N掺杂后的SiC其导带和价带均向低能端发生移动,带隙稍有减小.本征3C-SiC几乎不具备微波介电损耗性能.但是可以通过进行Al掺杂或N掺杂加以改善,Al掺杂后的效果尤为突出.计算发现Al-N共掺杂后的3C-SiC材料在8.2—12.4 GHz范围内其微波介电损耗性能急剧下降,与实验结果相符合,并对这一结果进行了讨论分析.