第一性原理研究ZnGa2X4(X=S,Se,Te)電子結(jié)構(gòu)及壓力系數(shù)變化趨勢.pdf

1、物質(zhì)性質(zhì)的第一性原理計算在過去的幾十年間獲得了巨大的進步，對多種體系的成功研究，使密度泛函理論成為最廣泛使用的量子計算近似方法，現(xiàn)在在凝聚態(tài)物理中，密度泛函方法已經(jīng)被公認為是一個研究電子結(jié)構(gòu)，固體宏觀性質(zhì)的標準方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Ⅱ-Ⅲ2-Ⅵ4這類半導體中的大多數(shù)材料具有缺陷型的黃銅礦結(jié)構(gòu)，空間對稱群為Ⅰ(4);其中另外一些具有缺陷型的脆硫銻銅礦結(jié)構(gòu)，它們的空間對稱群為Ⅰ(4)2m。由于在光電和非線性光學器件方面存在著潛在的應用前景，這類半導

2、體得到了廣泛的研究。
　　本文使用基于密度泛函理論的Abinit軟件，采用局域密度泛函方法對一組化合物ZnGa2X4（X=S,Se,Te)進行了計算。研究了它們的能帶結(jié)構(gòu)，對有缺陷的黃銅礦結(jié)構(gòu)與有缺陷的脆硫銻銅礦結(jié)構(gòu)這兩種結(jié)構(gòu)進行了計算。通過計算我們得知，ZnGa2Te4是間接帶隙，而ZnGa2S4、 ZnG22Se4是直接帶隙。我們發(fā)現(xiàn)，在有缺陷的黃銅礦結(jié)構(gòu)與有缺陷的脆硫銻銅礦結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)中，用局域密度泛函方法計算的帶隙不同，但

3、它們的晶格常數(shù)和鍵長是非常接近的。計算了ZnGa2X4（X=S,Se,Te)這類材料的體變模量，帶隙壓力系數(shù)和金屬化壓強，并分析了經(jīng)驗規(guī)律的適用性。我們得到了它們的帶隙壓力系數(shù)以及壓強P與帶隙寬度的關(guān)系曲線和ln（V0/V)與帶隙寬度的關(guān)系曲線，以lnV作為自變量的Eg比以壓強作自變量具有更好的線性關(guān)系。同時研究了William Paul提出的經(jīng)驗規(guī)律對缺陷的黃銅礦結(jié)構(gòu)和有缺陷的脆硫銻銅礦的適用性。具有DC和DF結(jié)構(gòu)的ZnGa2S4和Z