第一性原理研究ZnGa2X4（X=S，Se，Te）电子结构及压力系数变化趋势

论文摘要

物质性质的第一性原理计算在过去的几十年间获得了巨大的进步,对多种体系的成功研究,使密度泛函理论成为最广泛使用的量子计算近似方法,现在在凝聚态物理中,密度泛函方法已经被公认为是一个研究电子结构,固体宏观性质的标准方法。已经发现Ⅱ-Ⅲ2-Ⅵ4这类半导体中的大多数材料具有缺陷型的黄铜矿结构,空间对称群为I4；其中另外一些具有缺陷型的脆硫锑铜矿结构,它们的空间对称群为I42m。由于在光电和非线性光学器件方面存在着潜在的应用前景,这类半导体得到了广泛的研究。本文使用基于密度泛函理论的Abinit软件,采用局域密度泛函方法对一组化合物ZnGa2X4（X=S,Se,Te）进行了计算。研究了它们的能带结构,对有缺陷的黄铜矿结构与有缺陷的脆硫锑铜矿结构这两种结构进行了计算。通过计算我们得知,ZnGa2Te4是间接带隙,而ZnGa2S4、ZnGa2Se4是直接带隙。我们发现,在有缺陷的黄铜矿结构与有缺陷的脆硫锑铜矿结构两种结构中,用局域密度泛函方法计算的带隙不同,但它们的晶格常数和键长是非常接近的。第二部分计算了ZnGa2X4（X=S,Se,Te）这类材料的体变模量,带隙压力系数和金属化压强,并分析了经验规律的适用性。我们得到了它们的带隙压力系数以及压强P与带隙宽度的关系曲线和ln(V0／V与带隙宽度的关系曲线,以lnV作为自变量的Eg比以压强作自变量具有更好的线性关系。同时研究了William Paul提出的经验规律对缺陷的黄铜矿结构和有缺陷的脆硫锑铜矿的适用性。具有DC和DF结构的ZnGa2S4和ZnGa2Se4是符合这个规律的。希望这些结果对这类有应用前景的物质的认识提供借鉴并对正在进行的研究提供帮助。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 多体问题近似
• 1.2 Hartree-Fock近似方法
• 1.3 密度泛函理论
• 1.3.1 局域密度近似
• 1.3.2 平面波赝势方法
• 1.3.3 从头算模守恒赝势
• 1.4 Abinit程序包介绍
• 2X₄（X=S,Se,Te）的不同结构的电子结构'>第二章 ZnGa₂X₄（X=S,Se,Te）的不同结构的电子结构
• 2.1 引言
• 2.2 电子结构
• 2.2.1 DC结构（I4空间群）
• 2.2.2 DF结构（I42m空间群）
• 2.2.3 DC和DF能带结构的比较
• 2.3 结果讨论
• 2X₄（X=S,Se,Te）带隙压力系数的预测和经验规律'>第三章 ZnGa₂X₄（X=S,Se,Te）带隙压力系数的预测和经验规律
• 2S₄,ZnGa₂Se₄和ZnGa₂Te₄（DC与DF结构）的体变模量'>3.1 ZnGa₂S₄,ZnGa₂Se₄和ZnGa₂Te₄（DC与DF结构）的体变模量
• 4,ZnGa₂Se₄和ZnGa₂Te₄（DC与DF结构）的压力系数'>3.2 ZnGaS₄,ZnGa₂Se₄和ZnGa₂Te₄（DC与DF结构）的压力系数
• 3.3 经验规律
• 3.4 结果讨论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢
• 个人简介