II-VI族化合物半导体团簇生长行为与光电特性研究

具有直接带隙和宽禁带的ZnS、CdTe、HgTe、HgCdTe等II-VI族化合物半导体材料，以特殊的光电转换特性在红外探测、光电器件等领域有着广泛而独特的应用。本项目将以第一性原理方法为基础，首先针对等配比二元团簇，将遗传算法随机产生与第一性原理相对接的优化手段，结合手工搭建、模拟退火等多种优化策略寻找和获得基态结构；基于原子坐标和化学键合特性，探讨基态结构稳定性的微观机制，分析等配比团簇的生长行为；利用对接的优化程序计算不同配比的二元、三元化合物团簇的基态结构和光电特性，分析光电特性与元素种类、配比、结构、尺寸之间的关系；在此基础上，深入研究重要红外光电材料Hgn-mCdmTen三元团簇的结构效应和物理机制。本项目能丰富二元、三元团簇的研究内涵，寻找从原子分子到凝聚态物质演化的物理规律，为理解HgCdTe材料生长的微观机制、红外器件制备过程的硼离子掺杂机制提供依据。

本项目首先以第一性原理方法为基础，针对等配比具有直接带隙和宽禁带的ZnS、CdTe等II-VI 族二元化合物半导体团簇，将遗传算法随机产生与第一性原理相对接的优化手段，结合手工搭建、模拟退火等多种优化策略寻找和获得基态结构，分析等配比团簇的生长行为；利用对接的优化程序计算不同配比的二元化合物团簇的基态结构和光电特性，分析了光电特性与元素种类、配比、结构、尺寸之间的关系，研究了Ga掺杂ZnS的光电特性；结构优化程序也应用到石墨烯、BN等纳米片研究工作中；项目还研究了溅射沉积方法制备的，Mg(Ni)总含量高达44％的三元CdMgO(NiCdO)合金薄膜的结构、电子和光学特性结果表明只有部分（50％-60％）的Mg作为替代镁掺入有助于合金电子结构的改变，适当掺杂足够Cd的CdMgO合金可以作为透明导体用于光伏器件。