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空位对纤锌矿型AlN自发极化影响的最大局域化Wannier函数方法研究

牛海波 陈光德 伍叶龙 耶红刚

空位对纤锌矿型AlN自发极化影响的最大局域化Wannier函数方法研究

牛海波, 陈光德, 伍叶龙, 耶红刚
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了纤锌矿型AlN中引入不同电荷态的N空位和Al空位时结构中最大局域化Wannier函数,并根据Wannier函数的空间分布及空间分布的几何中心位置,对空位引起的晶体电子结构变化及[0001],[1010],[1210]晶向上的自发极化进行了研究. 结果表明,利用最大局域化Wannier函数分析电子结构具有直观的特点,清晰地表明N–Al 键具有较强的离子性. 研究发现,N空位结构中悬挂键上电荷向空位处转移,而Al空位结构中悬挂键上电荷则远离空位,沿悬挂键方向移动到N原子一侧. 同时发现,空位的引入破坏了[1010],[1210]晶向上的中心对称结构,产生了极化,且极化强度随着空位电荷态的增加而增大. 在[0001]晶向上,随着N空位电荷态的增加,空位周围电子结构发生了剧烈变化,使得自发极化发生了逆转,极化强度随着电荷态的增加而增大; 而在Al空位中,随着电荷态的增加,自发极化沿原方向显著增加,但没有发生极化反转.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61176079)和陕西省教育厅自然科学基金(批准号:2013JK0621)资助的课题.
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    Vail J M, Schindel D, Yang A, Penner O, Pandey R, Jiang H, Blanco M A, Costales A, Qiu Q C, Xu Y 2004 J. Phys.: Condens. Matter 16 3371

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-04-07
  • 修回日期:  2014-04-28
  • 刊出日期:  2014-08-05

空位对纤锌矿型AlN自发极化影响的最大局域化Wannier函数方法研究

  • 1. 西安交通大学应用物理系, 西安 710049;
  • 2. 西安交通大学城市学院物理教学中心, 西安 710018
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61176079)和陕西省教育厅自然科学基金(批准号:2013JK0621)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了纤锌矿型AlN中引入不同电荷态的N空位和Al空位时结构中最大局域化Wannier函数,并根据Wannier函数的空间分布及空间分布的几何中心位置,对空位引起的晶体电子结构变化及[0001],[1010],[1210]晶向上的自发极化进行了研究. 结果表明,利用最大局域化Wannier函数分析电子结构具有直观的特点,清晰地表明N–Al 键具有较强的离子性. 研究发现,N空位结构中悬挂键上电荷向空位处转移,而Al空位结构中悬挂键上电荷则远离空位,沿悬挂键方向移动到N原子一侧. 同时发现,空位的引入破坏了[1010],[1210]晶向上的中心对称结构,产生了极化,且极化强度随着空位电荷态的增加而增大. 在[0001]晶向上,随着N空位电荷态的增加,空位周围电子结构发生了剧烈变化,使得自发极化发生了逆转,极化强度随着电荷态的增加而增大; 而在Al空位中,随着电荷态的增加,自发极化沿原方向显著增加,但没有发生极化反转.

English Abstract

参考文献 (25)

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