搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

纤锌矿BexZn1-xO合金能隙弯曲系数的第一原理研究

郑树文 范广涵 张涛 苏晨 宋晶晶 丁彬彬

引用本文:
Citation:

纤锌矿BexZn1-xO合金能隙弯曲系数的第一原理研究

郑树文, 范广涵, 张涛, 苏晨, 宋晶晶, 丁彬彬

First-principles study on the energy bandgap bowing parameter of wurtzite BexZn1-xO

Zheng Shu-Wen, Fan Guang-Han, Zhang Tao, Su Chen, Song Jing-Jing, Ding Bin-Bin
PDF
导出引用
  • 采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 对纤锌矿BexZn1-xO合金进行能隙特性、弯曲系数和结构参数的计算. 结果表明: BexZn1-xO合金的能隙和弯曲系数都随Be掺杂组分的增大而增大. 通过修正BexZn1-xO合金的能隙值得知其合金弯曲系数b为6.02 eV, 这与实验值接近. 纤锌矿BexZn1-xO合金的能隙弯曲系数过大主要来源于体积形变和电荷转移的贡献. 文中还分析了BexZn1-xO合金的晶格常数、 平均键长和平均次近邻原子距离与Be组分的关系.
    First-principles plan-wave pseudopotential method is used to calculate the energy bandgap properties, bowing parameters and structural properties of wurtzite BexZn1-xO alloys. The results show that the energy bandgaps and bowing parameters of BexZn1-xO alloys increase with Be content increasing. We find the energy bandgaps corrected of BexZn1-xO alloys to be in accordance with the experimental value. The reason about the energy bandgap broadening is also analyzed. The average bowing parameter of BexZn1-xO alloys is 6.02 eV, which is in good agreement with previous experimental result. The bowing parameter mostly arises from volume deformation of alloy and charge transfer effect. Futhermore, we analyze the changes of lattice parameter, average bond length and average second-neighboring distance with Be content in BexZn1-xO alloys.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61176043)、广东省战略性新兴产业专项资金 (批准号: 2010A081002005, 2011A081301003, 2012A080304016, 2012A080304016)和广东省教育部产学研结合项目 (批准号:2010B090400192)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61176043), the Special Funds for Provincial Strategic and Emerging Industries Projects of Guangdong, China (Grant Nos. 2010A081002005, 2011A081301003, 2012A080304016), Combination of the Ministry of Education Project in Guangdong Province, China (Grant No. 2010B090400192).
    [1]

    Service R F 1997 Science 276 5314

    [2]

    Srikant V, Clarke D R 1998 J. Appl. Phys. 83 5447

    [3]

    Aoki T, Hatanaka Y, Look D C 2000 Appl. Phys. Lett. 76 3257

    [4]

    Decremps F, Datchi F, Saitta A M, Polian A 2003 Phys. Rev. B 68 104101

    [5]

    Jin X L, Lou S Y, Kong D G, Li Y C, Du Z L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4809 (in Chinese) [靳锡联, 娄世云, 孔德国, 李蕴才, 杜祖亮 2006 物理学报 55 4809]

    [6]

    Nazir S, Ikram N, Amin B, Tanveer M, Shaukat A, Saeed A 2009 J. Phys. Chem. Solids 70 874

    [7]

    Ghosh R, Basak D 2007 J. Appl. Phys. 101 113111

    [8]

    Kong J F, Shen W Z, Zhang Y W, Yang C, Li X M 2008 Appl. Phys. Lett. 92 191910

    [9]

    Tang C, Li X M, Gu Y F, Yu W D, Gao X D, Zhang Y W 2008 Appl. Phys. Lett. 93 112114

    [10]

    Ohtomo A, Kawasaki M, Koida T, Masubuchi K, Koinuma H 1998 Appl. Phys. Lett. 72 2466

    [11]

    Ryu Y R, Lee T S, Lubguban J A, Corman A B, White H W, Leem J H, Han M S, Park Y S, Youn C J, Kim J W 2006 Appl. Phys. Lett. 88 052103

    [12]

    Kim W J, Leem T H, Han M S, Park I M, Ryu Y R, Lee T S 2006 J. Appl. Phys. 99 096104

    [13]

    Jeong T S, Kim J H, Park D S, Yu J H, Kim T S, Youn C J, Hong K J 2009 J. Korean Phys. Soc. 55 2548

    [14]

    Ding S F, Fan G H, Li S T, Chen K, Xiao B 2007 Physica B 394 127

    [15]

    Duan Y F, Shi H L, Qin L X 2008 Phys. Lett. A 372 2930

    [16]

    Lü B, Zhou X, Lingh R F, Wang X L, Yang X D 2011 Chin. Phys. B 20 036104

    [17]

    Huang H C, Gilmer G H, Tomas D, de La R 1998 J. Appl. Phys. 84 3636

    [18]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [19]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [20]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [21]

    Fischer T H, Almlof J 1992 J. Phys. Chem. 96 9768

    [22]

    Schleife A, Fuchs F, Furthmuller J, Bechstedt F 2006 Phys. Rev. B 73 245212

    [23]

    Tang X, Lü H F, Ma C Y, Zhao J J, Zhang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1066 (in Chinese) [唐 鑫, 吕海峰, 马春雨, 赵纪军, 张庆瑜 2008 物理学报 57 1066]

    [24]

    Khoshman J M, Ingram D C, Kordesch M E 2008 Appl. Phys. Lett. 92 091902

    [25]

    Yu J H, Park D S, Kim J H, Jeong T S, Youn C J, Hong K J 2010 J. Mater. Sci. 45 130

    [26]

    Zhang Y, Shao X H, Wang Z Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 5652 (in Chinese) [张云, 邵晓红, 王治强 2010 物理学报 59 5652]

    [27]

    Zunger A, Jaffe J E 1983 Appl. Phys. Lett. 51 662

    [28]

    Bernard J E, Zunger A 1987 Phys. Rev. B 36 3199

    [29]

    Jaffe J E, Zunger A 1984 Phys. Rev. B 29 1882

    [30]

    Amerani B, Rashid A, El Haj H F 2007 Comput. Mater. Sci. 40 66

    [31]

    Shi L B, Li R B, Cheng S, Li M B 2009 Acta Phys. Sin. 58 6446 (in Chinese) [史力斌, 李容兵, 成爽, 李明标 2009 物理学报 58 6446]

    [32]

    Conolly J W D, Williams A R 1983 Phys. Rev. B 27 5169

  • [1]

    Service R F 1997 Science 276 5314

    [2]

    Srikant V, Clarke D R 1998 J. Appl. Phys. 83 5447

    [3]

    Aoki T, Hatanaka Y, Look D C 2000 Appl. Phys. Lett. 76 3257

    [4]

    Decremps F, Datchi F, Saitta A M, Polian A 2003 Phys. Rev. B 68 104101

    [5]

    Jin X L, Lou S Y, Kong D G, Li Y C, Du Z L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4809 (in Chinese) [靳锡联, 娄世云, 孔德国, 李蕴才, 杜祖亮 2006 物理学报 55 4809]

    [6]

    Nazir S, Ikram N, Amin B, Tanveer M, Shaukat A, Saeed A 2009 J. Phys. Chem. Solids 70 874

    [7]

    Ghosh R, Basak D 2007 J. Appl. Phys. 101 113111

    [8]

    Kong J F, Shen W Z, Zhang Y W, Yang C, Li X M 2008 Appl. Phys. Lett. 92 191910

    [9]

    Tang C, Li X M, Gu Y F, Yu W D, Gao X D, Zhang Y W 2008 Appl. Phys. Lett. 93 112114

    [10]

    Ohtomo A, Kawasaki M, Koida T, Masubuchi K, Koinuma H 1998 Appl. Phys. Lett. 72 2466

    [11]

    Ryu Y R, Lee T S, Lubguban J A, Corman A B, White H W, Leem J H, Han M S, Park Y S, Youn C J, Kim J W 2006 Appl. Phys. Lett. 88 052103

    [12]

    Kim W J, Leem T H, Han M S, Park I M, Ryu Y R, Lee T S 2006 J. Appl. Phys. 99 096104

    [13]

    Jeong T S, Kim J H, Park D S, Yu J H, Kim T S, Youn C J, Hong K J 2009 J. Korean Phys. Soc. 55 2548

    [14]

    Ding S F, Fan G H, Li S T, Chen K, Xiao B 2007 Physica B 394 127

    [15]

    Duan Y F, Shi H L, Qin L X 2008 Phys. Lett. A 372 2930

    [16]

    Lü B, Zhou X, Lingh R F, Wang X L, Yang X D 2011 Chin. Phys. B 20 036104

    [17]

    Huang H C, Gilmer G H, Tomas D, de La R 1998 J. Appl. Phys. 84 3636

    [18]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [19]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [20]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [21]

    Fischer T H, Almlof J 1992 J. Phys. Chem. 96 9768

    [22]

    Schleife A, Fuchs F, Furthmuller J, Bechstedt F 2006 Phys. Rev. B 73 245212

    [23]

    Tang X, Lü H F, Ma C Y, Zhao J J, Zhang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1066 (in Chinese) [唐 鑫, 吕海峰, 马春雨, 赵纪军, 张庆瑜 2008 物理学报 57 1066]

    [24]

    Khoshman J M, Ingram D C, Kordesch M E 2008 Appl. Phys. Lett. 92 091902

    [25]

    Yu J H, Park D S, Kim J H, Jeong T S, Youn C J, Hong K J 2010 J. Mater. Sci. 45 130

    [26]

    Zhang Y, Shao X H, Wang Z Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 5652 (in Chinese) [张云, 邵晓红, 王治强 2010 物理学报 59 5652]

    [27]

    Zunger A, Jaffe J E 1983 Appl. Phys. Lett. 51 662

    [28]

    Bernard J E, Zunger A 1987 Phys. Rev. B 36 3199

    [29]

    Jaffe J E, Zunger A 1984 Phys. Rev. B 29 1882

    [30]

    Amerani B, Rashid A, El Haj H F 2007 Comput. Mater. Sci. 40 66

    [31]

    Shi L B, Li R B, Cheng S, Li M B 2009 Acta Phys. Sin. 58 6446 (in Chinese) [史力斌, 李容兵, 成爽, 李明标 2009 物理学报 58 6446]

    [32]

    Conolly J W D, Williams A R 1983 Phys. Rev. B 27 5169

  • [1] 朱凯, 黄灿, 曹邦杰, 潘燕飞, 樊济宇, 马春兰, 朱岩. 单层1T-CoI2中Kitaev作用的第一性原理研究. 物理学报, 2023, 72(24): 247101. doi: 10.7498/aps.72.20230909
    [2] 张硕鑫, 刘士余, 严达利, 余浅, 任海涛, 于彬, 李德军. Ta1–xHfxC和Ta1–xZrxC固溶体的结构稳定性和力学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(11): 117102. doi: 10.7498/aps.70.20210191
    [3] 杨艳敏, 李佳, 马洪然, 杨广, 毛秀娟, 李聪聪. Co2-基Heusler合金Co2FeAl1–xSix(x = 0.25, x = 0.5, x = 0.75)的结构、电子结构及热电特性的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(4): 046101. doi: 10.7498/aps.68.20181641
    [4] 王闯, 赵永红, 刘永. Ga1–xCrxSb (x = 0.25, 0.50, 0.75) 磁学和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(17): 176301. doi: 10.7498/aps.68.20182305
    [5] 刘贵立, 杨忠华. 变形及电场作用对石墨烯电学特性影响的第一性原理计算. 物理学报, 2018, 67(7): 076301. doi: 10.7498/aps.67.20172491
    [6]
    1. 翟顺成, 郭平, 郑继明, 赵普举, 索兵兵, 万云, 
    第一性原理研究O和S掺杂的石墨相氮化碳(g-C3N4)6量子点电子结构和光吸收性质. 物理学报, 2017, 66(18): 187102. doi: 10.7498/aps.66.187102
    [7] 曲灵丰, 侯清玉, 赵春旺. Y掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(3): 037103. doi: 10.7498/aps.65.037103
    [8] 沈杰, 魏宾, 周静, Shen Shirley Zhiqi, 薛广杰, 刘韩星, 陈文. Ba(Mg1/3Nb2/3)O3电子结构第一性原理计算及光学性能研究. 物理学报, 2015, 64(21): 217801. doi: 10.7498/aps.64.217801
    [9] 周树兰, 赵显, 江向平, 韩晓东. 立方相Na1/2Bi1/2TiO3和K1/2Bi1/2TiO3的电子结构和结构不稳定性的第一性原理比较研究. 物理学报, 2014, 63(16): 167101. doi: 10.7498/aps.63.167101
    [10] 王江舵, 代建清, 宋玉敏, 张虎, 牛之慧. BaTiO3/SrTiO3(1:1)超晶格的晶格动力学、介电和压电性能的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(12): 126301. doi: 10.7498/aps.63.126301
    [11] 杨建辉, 陈言星, 吴丽慧, 韦世豪. MC与Mn+1ACn稳定性与电子特征的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(23): 237301. doi: 10.7498/aps.63.237301
    [12] 郭少强, 侯清玉, 赵春旺, 毛斐. V高掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(10): 107101. doi: 10.7498/aps.63.107101
    [13] 侯清玉, 董红英, 马文, 赵春旺. Ga高掺杂对ZnO的最小光学带隙和吸收带边影响的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(15): 157101. doi: 10.7498/aps.62.157101
    [14] 邓杨, 王如志, 徐利春, 房慧, 严辉. 立方(Ba0.5Sr0.5)TiO3高压诱导带隙变化的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117309. doi: 10.7498/aps.60.117309
    [15] 孙伟峰, 李美成, 赵连城. 窄带隙超晶格中载流子俄歇寿命和碰撞电离率的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5661-5666. doi: 10.7498/aps.59.5661
    [16] 陈珊, 吴青云, 陈志高, 许桂贵, 黄志高. ZnO1-xCx稀磁半导体的磁特性的第一性原理和蒙特卡罗研究. 物理学报, 2009, 58(3): 2011-2017. doi: 10.7498/aps.58.2011
    [17] 刘一星, 余亚斌, 张 丽, 全 军. 纳米体系中发光能隙展宽的研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6751-6757. doi: 10.7498/aps.57.6751
    [18] 宋建军, 张鹤鸣, 戴显英, 胡辉勇, 宣荣喜. 第一性原理研究应变Si/(111)Si1-xGex能带结构. 物理学报, 2008, 57(9): 5918-5922. doi: 10.7498/aps.57.5918
    [19] 徐 灿, 曹 娟, 高晨阳. 第一性原理研究一维SiO2纳米材料的结构和性质. 物理学报, 2006, 55(8): 4221-4225. doi: 10.7498/aps.55.4221
    [20] 杨东升, 吴柏枚, 李 波, 郑卫华, 李世燕, 樊 荣, 陈仙辉, 曹烈兆. 双能隙超导体MgB2的热导. 物理学报, 2003, 52(3): 683-686. doi: 10.7498/aps.52.683
计量
  • 文章访问数:  5704
  • PDF下载量:  625
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-03-07
  • 修回日期:  2012-06-22
  • 刊出日期:  2013-02-05

/

返回文章
返回