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立方氮化铝(111)/金刚石(111)异质结特性的第一性原理计算OA

Band Structure and Electronic Properties of Cubic AluminumNitride(111)/Diamond(111)Heterojunction Investigated by First Principles Calculation

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文章基于第一性原理计算,系统地研究了立方氮化铝与金刚石形成的异质结构的界面特性.结果表明,c-AlN(111)/金刚石(111)异质结可形成交错型(type-Ⅱ)异质结,计算得到的价带偏移量为 1.20 eV,导带偏移量为1.93 eV.界面电荷转移分析显示,c-AlN(111)/金刚石(111)界面处的电子云局域在C-N键中心位置,形成非极性共价键,转移电荷密度为1010 cm-2 数量级.从原子尺度揭示了c-AlN(111)/金刚石(111)异质结的能带匹配机制及电荷转移规律,为设计和调控高性能AlN/金刚石异质结的能带结构及载流子输运性质提供了理论指导.

Based on first-principles calculations,this study systematically investigates the interface properties of heterojunction formed by cubic aluminum nitride(c-AlN)and diamond.The calculated valence and conduction band offsets are 1.20 eV and 1.93 eV,respectively,indicating the c-AlN(111)/diamond(111)heterojunction exhibits a staggered(type-II)band alignment.The results of interface charge transfer show that the electron density at the c-AlN(111)/diamond(111)interface is localized near the center of the C-N bonds,forming non-polar covalent bonds.Furthermore,the magnitude of the transferred charge density is on the order of 1010 cm-2.This paper reveals,at the atomic scale,the band alignment mechanism and charge transfer characteristics of the c-AlN(111)/diamond(111)heterojunction,providing guidance for designing and tuning the band alignment and carrier transport properties of high-performance AlN/diamond heterojunction.

程奕赫;李鹏雨;刘庆彬;何泽召;蔚翠;冯志红;周承敏

中国电子科技集团公司第十三研究所 固态微波器件与电路全国重点实验室,石家庄 050051中国电子科技集团公司第十三研究所 固态微波器件与电路全国重点实验室,石家庄 050051中国电子科技集团公司第十三研究所 固态微波器件与电路全国重点实验室,石家庄 050051中国电子科技集团公司第十三研究所 固态微波器件与电路全国重点实验室,石家庄 050051中国电子科技集团公司第十三研究所 固态微波器件与电路全国重点实验室,石家庄 050051中国电子科技集团公司第十三研究所 固态微波器件与电路全国重点实验室,石家庄 050051军工保密资格审查认证中心,北京 100089

数理科学

金刚石立方氮化铝第一性原理异质结

DiamondCubic Aluminum NitrideFirst-PrinciplesHeterojunction

《真空电子技术》 2026 (1)

54-58,5

10.16540/j.cnki.cn11-2485/tn.2026.01.08

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