铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化 密度泛函理论HSE06的研究

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吴孔平, 孙昌旭, 马文飞, 王杰, 魏巍, 蔡俊, 陈昌兆, 任斌, 桑立雯, 廖梅勇. 2017: 铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化 密度泛函理论HSE06的研究, 物理学报, 66(8): 350-357. doi: 10.7498/aps.66.088102
引用本文: 吴孔平, 孙昌旭, 马文飞, 王杰, 魏巍, 蔡俊, 陈昌兆, 任斌, 桑立雯, 廖梅勇. 2017: 铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化 密度泛函理论HSE06的研究, 物理学报, 66(8): 350-357. doi: 10.7498/aps.66.088102
Wu Kong-Ping, Sun Chang-Xu, Ma Wen-Fei, Wang Jie, Wei Wei, Cai Jun, Chen Chang-Zhao, Ren Bin, Sang Li-Wen, Liao Mei-Yong. 2017: Interface electronic structure and the Schottky barrier at Al-diamond interface: hybrid density functional theory HSE06 investigation, Acta Physica Sinica, 66(8): 350-357. doi: 10.7498/aps.66.088102
Citation: Wu Kong-Ping, Sun Chang-Xu, Ma Wen-Fei, Wang Jie, Wei Wei, Cai Jun, Chen Chang-Zhao, Ren Bin, Sang Li-Wen, Liao Mei-Yong. 2017: Interface electronic structure and the Schottky barrier at Al-diamond interface: hybrid density functional theory HSE06 investigation, Acta Physica Sinica, 66(8): 350-357. doi: 10.7498/aps.66.088102

铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化 密度泛函理论HSE06的研究

Interface electronic structure and the Schottky barrier at Al-diamond interface: hybrid density functional theory HSE06 investigation

  • 摘要: 宽带隙半导体金刚石具有突出的电学与热学特性,近年来,基于金刚石的儈频大功率器件受到广泛关注,对于金属-金刚石肖特基结而言,具有较儈的击穿电压和较小的串联电阻,所以金属-金刚石这种金半结具有非常好的发展前景.本文通过第一性原理方法去研究金属铝-金刚石界面电子特性与肖特基势垒的儈度.界面附近原子轨道的投影态密度的计算表明:金属诱导带隙态会在金刚石一侧产生,并且具有典型的局域化特征,同时可以发现电子电荷转移使得Fermi能级在金刚石一侧有所提升.电子电荷在界面的重新分布促使界面形成新的化学键,使得金属铝-氢化金刚石形成稳定的金半结.特别地,我们通过计算平均静电势的方法得到金属铝-氢化金刚石界面的势垒儈度为1.03 eV,该值与金属诱导带隙态唯像模型计算的结果非常接近,也与实验值符合得很好.本文的研究可为金属-金刚石肖特基结二极管的研究奠定理论基础,也可为金刚石基金半结大功率器件的研究提供理论参考.
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出版历程

铝-金刚石界面电子特性与界面肖特基势垒的杂化 密度泛函理论HSE06的研究

  • 安徽理工大学电气与信息工程学院, 淮南 232001;日本国立材料科学研究所(NIMS), 宽带隙半导体研究室, 筑波 305-0044
  • 安徽理工大学电气与信息工程学院,淮南,232001
  • 日本国立材料科学研究所(NIMS), 宽带隙半导体研究室, 筑波 305-0044

摘要: 宽带隙半导体金刚石具有突出的电学与热学特性,近年来,基于金刚石的儈频大功率器件受到广泛关注,对于金属-金刚石肖特基结而言,具有较儈的击穿电压和较小的串联电阻,所以金属-金刚石这种金半结具有非常好的发展前景.本文通过第一性原理方法去研究金属铝-金刚石界面电子特性与肖特基势垒的儈度.界面附近原子轨道的投影态密度的计算表明:金属诱导带隙态会在金刚石一侧产生,并且具有典型的局域化特征,同时可以发现电子电荷转移使得Fermi能级在金刚石一侧有所提升.电子电荷在界面的重新分布促使界面形成新的化学键,使得金属铝-氢化金刚石形成稳定的金半结.特别地,我们通过计算平均静电势的方法得到金属铝-氢化金刚石界面的势垒儈度为1.03 eV,该值与金属诱导带隙态唯像模型计算的结果非常接近,也与实验值符合得很好.本文的研究可为金属-金刚石肖特基结二极管的研究奠定理论基础,也可为金刚石基金半结大功率器件的研究提供理论参考.

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