论文摘要
Ⅲ-N化合物中的氮原子在与B、Al、Ga、In形成化学键时比其他传统Ⅲ-Ⅴ化合物的键长要短,故Ⅲ-N化合物具备很多优良特性：高硬度、高熔点、高热导、覆盖光谱中整个可见光及紫外光范围,因此近些年来在科学研究和技术应用上受到了人们的广泛关注。这些材料被广泛用于短波发光二极管、激光二极管、光学探测器和其它高温、高能和高频装置上。本文采用密度泛函理论的第一性原理方法,计算了四种Ⅲ-N化合物半导体材料BN、AIN、GaN和InN纤锌矿结构的能带、总态密度,并且用两种交换关联能计算了以上四种材料纤锌矿结构的Г点的声子频率,得到相对适合每种材料的交换关联能。计算结果表明：AIN、GaN和InN纤锌矿结构的能隙为直接带隙,BN为间接带隙。并给出了每种材料不同原子不同电子态对能带的贡献情况。通过比较不同交换关联能的声子色散曲线发现：交换关联能对材料的声子频率是有影响的,交换关联能对InN和BN的影响更大,对GaN和AlN的影响较小,InN的结果最为明显,两种交换关联能得到的最高光学模的频率相差100cm-1,总的来说GGA得到的声子频率要低于LDA的结果。通过与其他研究人员的理论值和实验值对比发现,LDA适用于AlN和GaN,而对于BN和InN则适于采用GGA交换关联能。相对劈裂值的计算结果显示AlN的相对劈裂值最大,其色散曲线弥散也更加明显,同时得到AlN的各向异性大于BN、GaN和InN。