尖晶石結(jié)構(gòu)氮化物γ-GeSi-,2-N-,4-的第一性原理研究.pdf

1、運(yùn)用局域密度泛函理論可將求解多電子問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解單電子運(yùn)動(dòng)方程。由此計(jì)算各類(lèi)半導(dǎo)體材料和金屬材料的結(jié)合能、晶格常數(shù)、體模量，得到與實(shí)驗(yàn)吻合的結(jié)果，使之成為近年來(lái)電子理論中的一項(xiàng)重要的成就。如今已發(fā)展了很多常用的方法：原子軌道線性組合緊束縛法(LCAO-TB)、正交平面波法(OPW)、贗勢(shì)平面波法(PWP)、線性綴加平面波方法(LAPW)、線性Muffin-tin軌道組合方法(LMTO)等。再加上目前大型、高速電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，第一性原理

2、計(jì)算在研究凝聚態(tài)物質(zhì)方面和材料設(shè)計(jì)方面越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 Ⅳ族氮化物有許多特殊的優(yōu)越性能，是一種應(yīng)用前景廣闊的陶瓷材料，已廣泛應(yīng)用于微電子、光電子領(lǐng)域。但是很多工作在實(shí)驗(yàn)上目前還難以實(shí)現(xiàn)，只能借助計(jì)算機(jī)用第一性原理方法進(jìn)行計(jì)算和模擬。目前對(duì)氮化物材料的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究較少，特別是二元同族元素的氮化物材料的第一性原理研究更少。 本文通過(guò)基于密度泛函理論的第一原理對(duì)尖晶石結(jié)構(gòu)氮化物γ-GeSi2N4的穩(wěn)

3、定性、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算，并與另外三種尖晶石氮化物γ-Si3N4，γ-Ge3N4，γ-SiGe2N4的性質(zhì)進(jìn)行了比較。體系總能的計(jì)算表明γ-GeSi2N4是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，γ-SiGe2N4是亞穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。我們還就這四種氮化物的狀態(tài)方程、體模量、剪切模量、彈性常數(shù)進(jìn)行了比較，得到的結(jié)果進(jìn)一步肯定了這個(gè)結(jié)論。 本文進(jìn)一步研究了四種氮化物的電子結(jié)構(gòu)，得到了它們的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算得到了用來(lái)描述光子在半導(dǎo)體中的傳輸過(guò)