纤锌矿相GaN材料空穴输运特性的全带多粒子Monte Carlo模拟研究

论文摘要

本文报告了采用全带多粒子Monte Carlo 方法模拟纤锌矿相GaN 体材料空穴输运特性的研究结果。首先介绍了纤锌矿相GaN 材料的结构特性和全带多粒子Monte Carlo 方法的原理,并将全带方法和常规分析带方法进行了比较。模拟的主要步骤包括定义物理系统、计算散射率、确定空穴运动的初始条件、确定自由飞行时间、选择散射机理、散射最终态的选择以及结果的处理, 其中引入了自散射以简化自由飞行时间的计算。模拟中包含的散射机理主要有声学声子散射、极性光学声子散射、电离杂质散射等。在散射率的计算中将空穴能量分成低能区和高能区,在低能区这些散射的散射率根据费米黄金规则计算得出;在高能区的散射率采用态密度标度化来实现。模拟所需的能带结构数据由经验赝势法得出。最后,列出了模拟程序的流程图。给出了平均能量、平均漂移速度与电场强度关系曲线等模拟结果,并对结果进行了分析。

论文目录

• 第1章 绪论
• 第2章 GaN 材料特性
• 2.1 GaN 发展概述
• 2.2 GaN 材料结构及特性
• 2.2.1 GaN 材料结构
• 2.2.2 GaN 材料特性
• 2.3 p 型GaN 材料
• 2.4 本章小结
• 第3章 全带多粒子Monte Carlo 模拟方法
• 3.1 Monte Carlo 模拟方法概述
• 3.2 载流子输运中的Monte Carlo 方法
• 3.3 全带多粒子Monte Carlo 方法
• 3.3.1 全带Monte Carlo 方法
• 3.3.2 多粒子Monte Carlo 方法
• 3.4 随机数的产生
• 3.4.1 随机数概述
• 3.4.2 均匀随机数的产生
• 3.4.3 非均匀随机数的产生
• 3.5 本章小结
• 第4章 基本公式推导
• 4.1 散射率的计算
• 4.1.1 散射率计算的理论基础
• 4.1.2 晶格散射
• 4.1.3 电离杂质散射
• 4.2 自散射
• 4.3 本章小结
• 第5章 模拟过程及结果
• 5.1 模型描述
• 5.2 模拟的主要步骤
• 5.2.1 定义物理系统
• 5.2.2 计算散射率
• 5.2.3 空穴运动的初始条件
• 5.2.4 确定自由飞行时间
• 5.2.5 选择散射机理
• 5.2.6 确定散射终态
• 5.2.7 结果的处理
• 5.3 模拟程序
• 5.4 模拟结果
• 5.4.1 平均能量
• 5.4.2 平均漂移速度
• 5.4.3 渡越时间与位移关系
• 5.5 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢