双轴应变对纤锌矿GaN、AlN、InN及其合金电子有效质量的影响(英文)

利用第一性原理计算方法密度泛函理论的局域密度近似计算了纤锌矿氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)及其合金在双轴应变下的电子有效质量。对于GaN和AlN,张应变使电子有效质量增大而压应变使电子有效质量减少,但却使InN电子有效质量在张应变和压应变下都增大。由于三元合金(AlxGa1-xN,InxGa1-xN和AlxIn1-xN)与GaN异质结的新颖特性,同时计算了三元合金在松弛和应变下电子有效质量的变化趋势。受制于GaN基板的平面应力,外延AlxGa1-xN和AlxIn1-xN电子有效质量将减少,而InxGa1-xN电子有效质量增大,且随着In含量变大而更显著。对铟氮化合物应变下电子有效质量异常的机制也做了讨论。

双轴应变下GaN有效质量的计算及其对迁移率的影响

通过计算双轴应变下氮化镓的电子能带结构,给出了GaN有效质量与应变的变化关系。在弛豫时间近似的条件下,这种关系决定了双轴应变AlGaN/GaN中二维电子气(2DEG)的迁移率的改变。在其他物理参量不变的情况下,这种二维电子气迁移率将随着张应变的增加而增加,并随着压应变的增加而减小。计算结果表明,张应变对2DEG迁移率的影响要比压应变大。此外,GaN有效质量的变化在低温时对迁移率的作用更明显。而在低温低浓度的条件下,迁移率却对有效质量的依赖很小。