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GaN及其化合物AlxGa1-xN、InxGa1-xN等半导体材料被认为是最有前途的化合物半导体材料。这些化合物半导体材料具有良好的热力学稳定性以及可调的发光波长等优点,因此被广泛应用于开发发光二极管、激光器和探测器等光电器件。尤其是研究人员越来越关注于AlxGa1-xN合金材料在紫外和深紫外光电子器件领域的应用。控制AlxGa1-xN合金材料中Al的组分以及改善AlxGa1-xN合金材料的晶体质量是得到更有效率的紫外光源的基本方法和途径,这就要求调制AlxGa1-xN合金材料的带隙,理论上可以把它的带隙调节在3.44eV到6.28eV的范围之内。只要通过调节并选取不同的组分x,来调节并达到需要的物理参量,就可以利用单一体系的材料来制备覆盖从蓝到深紫外光谱的光电器件以满足器件需要,因此化学有序AlxGa1-xN合金就成为了研究热点问题。随着军事和民用应用的深入和探测技术发展,对化学有序AlxGa1-xN材料的很多深刻物理问题的认识已不能局限于在基于经验参数的理论框架内。许多材料机理乃至器件在工程应用环境中表现的现象需要从全量子理论框架中寻求答案。所以本文采用全量子理论框架中的第一性原理方法研究了化学有序AlxGa1-xN合金。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了化学有序结构AlxGa1-xN合金的结构、稳定性和电子性质。我们发现随着组分x的增大,化学有序结构AlxGa1-xN合金的晶格常数逐渐减小,而结构稳定性变强。同时,完美的GaN和AlN都比化学有序AlxGa1-xN合金结构要稳定得多,在化学有序AlxGa1-xN合金中越接近完美的GaN或AlN越有利于化学有序AlxGa1-xN合金晶体的形成。对计算的电子性质的分析揭示:化学有序结构AlxGa1-xN合金是直接带隙半导体,其带隙随着x的增大而增大;化学有序化对带隙变化的影响可能源于类似量子阱的局域化;且化学有序结构AlxGa1-xN的化学键是包含明显离子特性的共价键。这些模拟结果对AlxGa1-xN的生长及其器件设计具有一定的参考价值和指导意义。