空位缺陷对GaN:Fe电子结构和光学性能的影响

使用基于密度泛函理论的第一性原理计算,我们研究了同时具有氮空位(VN)和镓空位(VGa)缺陷的GaN和6.25%Fe掺杂的GaN的光电性能。 通过分析能带结构,电子态分布,介电函数,吸收系数,折射率,反射率,能量损耗谱和消光系数,系统地讨论了空位缺陷对掺杂体系电子结构和光学性能的影响。 我们的结果预测,N缺陷GaN:Fe是间接带隙半导体,而Ga缺陷GaN:Fe是直接带隙半导体。 VN是一种供体缺陷,导致费米能级的升高。 而VGa是受主缺陷,它在禁带附近引入自旋极化缺陷状态。 主体中的天然空位点缺陷将导致低能量区域附近的光学性能发生重大变化。 另一方面,Fe的引入将抑制这种现象,表明Fe的掺入将改善材料的绝缘性,从而使材料具有半绝缘性。