納米MOS結構輸運性質的第一性原理研究

《納米MOS結構輸運性質的第一性原理研究》是依託香港大學深圳研究院，由王音擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：納米MOS結構輸運性質的第一性原理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王音
• 依託單位：香港大學深圳研究院

項目摘要

電子器件發展到納米尺度後，傳統的基於經驗和經典理論的器件設計方法將面臨諸多困難，人們必須發展無需任何參數的第一性原理方法來進行新興電子器件設計。然而，用第一性原理方法設計含有成百上千個原子的器件，仍有許多基本的物理問題需要解決，比如：如何正確計算半導體的能頻寬度和有效質量，如何正確計算半導體的雜質能級，如何正確計算半導體異質結的能帶偏移和金屬半導體結的肖特基勢壘等。本項目將第一性原理電子器件設計的這些基本問題凝聚在最典型、最重要的MOS器件上，通過全面研究MOS器件的電子結構和輸運性質，探索用第一性原理方法解決上述基本物理問題的途徑，並最終實現對MOS器件的設計。本項目的研究對全面理解“第一性原理器件設計問題”有重要的基礎性意義。

結題摘要

隨著電子器件往更小尺寸發展，第一性原理理論計算開始在器件設計中扮演越來越重要的角色。然而，用第一性原理方法設計含有成百上千個原子的器件，仍有許多基本的物理問題需要解決，包括如何提高計算效率、如何準確計算半導體的能頻寬度、雜質能級及有效質量，如何準確計算半導體異質結的能帶偏移和金屬半導體結的肖特基勢壘等。本項目將第一性原理電子器件設計的這些基本問題凝聚在最典型、最重要的MOS器件上，通過全面研究MOS器件的電子結構和輸運性質，探索用第一性原理方法解決上述基本物理問題的途徑。在本項目的研究過程中，我們用第一性原理計算方法，計算了單元、雙元及三元IV族、III-V族及II-VI族和鈣鈦礦半導體材料的能帶結構、雜質能級、其異質結的能帶偏移值等，提出了預測晶格匹配的半導體異質結的能帶偏移值的方案，研究了多個金屬半導體異質結器件及MOS器件的電子及自旋輸運性質。其中許多計算結果與大量實驗結果吻合良好。這些研究為實現第一性原理器件設計做了大量有益的探索工作，對全面理解“第一性原理器件設計問題”有重要的基礎性意義。