ALAS、GAAS、GAAS/ALAS Superlatticeの低エネルギー放射応答の比較研究とその電子構造への損傷の影響

この研究では、ALAS、GAAS、およびGAAS/ALAS超格子の低エネルギー放射応答をシミュレートし、電子構造に対する放射線損傷の影響を調査します。残念ながら、しきい値変位エネルギーは一般にGAASの閾値エネルギーよりも大きいことがわかります。つまり、残念ながら原子は放射線環境下でGAASの原子よりも変位しにくいことがわかります。GAAS/ALAS Superlatticeに関しては、GAおよびAL原子はバルクとGAASのものよりも放射線の影響を受けやすいのに対し、AS原子はバルク状態のエネルギーよりも同等またははるかに大きなエネルギーを置換する必要があります。作成された欠陥は一般にフレンケルペアであり、いくつかのアンチサイト欠陥も超格子構造に作成されます。作成された欠陥は、電荷移動、再分配、さらには蓄積さえ起こるGAAS/ALAS超格子の電子特性に深い影響を及ぼし、場合によってはバンドギャップが狭くなり、金属性さえも誘導されることがわかります。この研究は、照射下でのパフォーマンスを改善するために、GAAS/ALAS超格子の放射線耐性を強化する必要があることを示しています。

In this study, the low energy radiation responses of AlAs, GaAs and GaAs/AlAs superlattice are simulated and the radiation damage effects on their electronic structures are investigated. It is found that the threshold displacement energies for AlAs are generally larger than those for GaAs, i.e., the atoms in AlAs are more difficult to be displaced than those in GaAs under radiation environment. As for GaAs/AlAs superlattice, the Ga and Al atoms are more susceptible to the radiation than those in the bulk AlAs and GaAs, whereas the As atoms need comparable or much larger energies to be displaced than those in the bulk states. The created defects are generally Frenkel pairs, and a few antisite defects are also created in the superlattice structure. The created defects are found to have profound effects on the electronic properties of GaAs/AlAs superlattice, in which charge transfer, redistribution and even accumulation take place, and band gap narrowing and even metallicity are induced in some cases. This study shows that it is necessary to enhance the radiation tolerance of GaAs/AlAs superlattice to improve their performance under irradiation.