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在半导体行业里,高质量的氮化镓薄膜是影响蓝光LED发展的核心技术,而影响外延生长氮化镓薄膜的质量的主要因素之一是衬底材料,良好的衬底材料可以有效的减少薄膜生长过程中产生的缺陷,提高薄膜的质量。碳化硅作为外延生长氮化镓的衬底,具有化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等特点,并且它与氮化镓的晶格失配度为4.2 %,相对蓝宝石和硅衬底来说,碳化硅有着极大的优势,所以对碳化硅外延生长氮化镓界面结构的理论模拟研究尤为重要,可以了解衬底对外延膜质量和性能的重要影响。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,以广义梯度近似(GGA)为交换势和PBE为泛函数,采用超软赝势的方法分别对SiC、GaN单胞结构和SiC/GaN异质界面的结构能带、态密度、差分电荷密度和Mulliken布局进行计算分析,研究了SiC衬底在外延生长的初始阶段的界面结构特点。沿(001)方向切面构建的SiC/GaN异质界面模型,进行结构优化发现以Si-N和C-N结合的方式,体系最稳定。理论研究表明当衬底层以Si为端面TOP位吸附N原子时,界面处电子主要分布在C、N和Ga原子的周围,C和N原子电荷密度的增加主要增加在p轨道上,Si-N和Si-C之间有很强的共价作用。而BRIDGE位吸附N原子时,Si和N之间的成键布局数有所增大,键长为1.852 ?,N原子与两个Si原子生成共价键,形成较稳定的四配位键,使其异质结的结合能为-5.5786 eV,比TOP位的-4.7490 eV更低。当衬底以C为端面时,C原子和N原子之间形成了C-N双键,导带底和价带顶在费米能级有少量的重叠,出现了赝能隙,反映出相邻两个原子有很强的成键作用,其界面结合能为-5.5489 eV略大于Si原子TOP位吸附N的界面结构的结合能-5.5786 eV。而BRIDGE位吸附时,界面结构在优化过程中会趋于TOP位吸附时的模型,说明TOP位吸附时,体系的能量最低。