人工晶体学报

作者：李鹏涛, 王鑫, 罗贤, 陈建新

单位：1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安 710072;；2.西北工业大学化学与化工学院,西安 710072

关键词：Ⅲ族氮化物,高功率器件,色散关系,热力学性质,第一性原理,密度泛函理论,AlxGa1-xN,

基金：国家自然科学基金青年基金(51901184);国家自然科学基金面上项目(21975204)

为了掌握Ⅲ族氮化物微观结构对热力学性能的影响规律,进而为超高功率器件的设计提供数据支持,本文借助第一性原理计算软件CASTEP,对半导体AlxGa1-xN不同合金结构及其热性能进行了系统研究。结构优化和数据分析后发现,AlxGa1-xN的晶格常数、平均键长和晶格热容值随Al组分值x(原子数分数)增大而线性减小。热力学性质计算结果表明,在GaN中引入Al组分会在频率带隙中引入杂质模,随着Al组分浓度的增加杂质模变宽并进入低频段,在低频段顶部频率随Al组分增大而线性升高,在12.5%以上低频段顶部频率均大于 (1/2)A1(LO)。温度从300 K到700 K变化时, 合金热容随温度变化关系结果证明,在确定温度时,AlxGa1-xN合金热容随Al组分增大而线性减小。本文的研究为以AlxGa1-xN为代表的Ⅲ族氮化物半导体高功率器件设计提供了一定的设计参考。

来源：2021年第12期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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