位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641.121[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]河北大学电子信息工程学院,保定071002, [2]河北大学计算材料与器件模拟研究中心,保定071002, [3]西安电子科技大学微电子学院,西安710071
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61306098)资助的课题
中文摘要:

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.

英文摘要:

We have performed geometry optimizations of crystal structure and contrasted the calculated results of band structure, density of states, and permittivity of 3C-SiC for four kinds of doped supercell models: undoped, Al-doped,N-doped and Al-N codoped ones, by using the first principles plane wave ultrasoft pseudopotential method based on the density functional theory. Results show that Al doping increases the lattice constant of 3C-SiC, while N doping has little efiect on the SiC lattice. The Fermi energy level introduced into valence band and the band gap is slightly widened through Al doping for 3C-SiC, and the SiC becomes a p-type semiconductor. Both the conduction band and the valence band of N-doped SiC move toward low energy side, and its band gap is slightly reduced. Intrinsic 3C-SiC has shown poor dielectric loss properties in the microwave range, but the dielectric property can be improved significantly through the Al doping or N doping, especially the former. The microwave dielectric loss performance of 3C-SiC doped with Al and N in the range of 8.2—12.4 GHz declined sharply, which validates the results of experiments. We finally analyzed and discussed the reason for the decrease of permittivity.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876