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Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结能带结构和中红外发光特性的开题报告

一、研究背景和意义：

半导体异质结是一种由两种或两种以上半导体晶体组成的结构，其能带结构和电子输运性质与单一的半导体晶体不同。异质结作为一种基础的半导体器件结构，广泛应用于太阳能电池、光电探测器、激光器、发光二极管等领域。其中，Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结具有较大的能隙和很好的中红外区发光特性。

近年来，人们对Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的研究越来越深入，包括异质结的生长、物理性质、电子结构、光学性质等方面。特别是在中红外发光方面，Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的应用前景非常广阔。例如，GaSb/InAsSb异质结体系具有在3~5μm波段发光的能力，可应用于红外探测器和激光器领域；CdTe/CdSe异质结发光具有很好的热稳定性和较长的寿命，可用于NextGenerationInfrared(NGIR)传感器。

因此，进一步研究Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的能带结构和中红外发光特性，对于推进这一领域的发展、进一步改进和设计器件具有重要的意义。

二、研究内容：

本课题将研究Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的能带结构和中红外发光特性，并通过实验方法进行验证。具体包括以下几个方面：

1.对Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结体系进行理论研究，并采用第一性原理计算方法对其能带结构和电子输运性质进行探究。

2.基于理论分析，设计并制备GaSb/InAsSb、CdTe/CdSe等Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结。

3.通过光致发光、电子顺磁共振、X光衍射等实验手段，对异质结的物理性质进行表征和分析。

4.在此基础上，深入探究Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的中红外发光特性，研究其光致发光机制，以及制备高光效的发光器件。

三、研究方法：

1.第一性原理计算：采用密度泛函理论中的赝势平面波方法计算Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的能带结构和电子输运性质。

2.化学气相沉积法(CVD)：采用CVD技术在基底上生长Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结。

3.光学测试：使用光致发光、荧光光谱、TRPL等测试方法对异质结的发光特性进行研究。

4.结构表征：采用电子顺磁共振、X光衍射等方法对异质结的物理性质进行表征和分析。

四、研究目标和预期成果：

本课题旨在深入探究Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的能带结构和中红外发光特性，进一步发展该领域的理论、制备和应用。研究目标包括：

1.系统地研究Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的能带结构和电子输运性质。

2.制备高质量的Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结样品，并利用实验手段对异质结的物理性质进行深入研究。

3.深入探究Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的中红外发光机制，并设计高光效的发光器件。

预期成果包括：

1.从理论上揭示Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的能带结构和电子输运性质。

2.成功制备高质量的Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结样品，并对其电学、光学和结构性质进行全面表征。

3.深入探究Ⅳ--Ⅵ族半导体异质结的中红外发光机制，并设计制备高光效的发光器件。