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

ZnS结构相变、电子结构和光学性质的研究

李建华 崔元顺 曾祥华 陈贵宾

引用本文:
Citation:

ZnS结构相变、电子结构和光学性质的研究

李建华, 崔元顺, 曾祥华, 陈贵宾

Investigations of structural phase transition, electronic structures and optical properties in ZnS

Li Jian-Hua, Cui Yuan-Shun, Zeng Xiang-Hua, Chen Gui-Bin
PDF
导出引用
  • 运用第一性原理平面波赝势和广义梯度近似方法, 对闪锌矿结构(ZB)和氯化钠结构(RS) ZnS的状态方程及其在高压下的相变进行计算研究, 分析相变点附近的电子态密度、能带结构和光学性质的变化机理. 结果表明: 通过状态方程得到ZB相到RS相的相变压强值为18.1 GPa, 而利用焓相等原理得到的相变压强值为18.0 GPa; 在结构相变过程中, sp3轨道杂化现象并未消失, RS相ZnS的金属性明显增强; 与ZB相ZnS相比, RS相ZnS的介电常数主峰明显增强, 并向低能方向出现了明显偏移, 使得介电峰向低能方向拓展, 在低能区电子跃迁大大增强.
    Equation of state and phase transformation under high pressure of ZnS in zinc blende (ZB) and rock salt (RS) structures have been calculated by means of plane wave pseudo-potential method (PWP) with generalized gradient approximation (GGA). The electronic density of states, band structure and optical properties of change mechanism have been discussed near the point of phase transformation. The results reveal that the transition pressure of ZnS from ZB to RS phase is 18.1 GPa by the equation of state, but it is 18.0 GPa obtained with the enthalpy equal principle. The sp3 hybrid orbital has not been eliminated and the metalic behavior of RS ZnS is enhanced significantly in the structural phase transition process. By comparing RS phase with ZB one, the main peak of the dielectric constant in RS ZnS becomes higher and shifts to the lower energy direction apparently, and other dielectric peaks are also extended to lower energy direction, at the same time the electronic transitions are enhanced in the low energy region.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174101)、江苏省自然科学基金(批准号: BK2011411)、淮安市科技支撑计划项目 (批准号: HAG2011006) 资助课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11174101), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province, China (Grant No. BK2011411), and the Science and Technology support program of huaian, Jiangsu Province, China (Grant No. HAG2011006).
    [1]

    Mujica A, Rubio A, Muñoz A, Needs R J 2003 Rev. Mod. Phys. 75 473

    [2]

    Kirin D, Lukačević 2007 Phys. Rev. B 75 172103

    [3]

    Samara G A, Drickajrner H G 1961 J. Phys. Chem. Solids 23 457

    [4]

    Driekajmer H G 1970 Rev. Sci. Instrum. 41 1667

    [5]

    Pan Y, Qu S, Dong S, Cui Q, Zhang W, Liu X, Liu J, Liu B, Gao C, Zou G 2002 J. Phys. Condens. Matt. 14 10487

    [6]

    Jaffe J E, Randey R, Seel M J 1993 Phys. Rev. B 47 629

    [7]

    Gangadharan R, Jayalakshmi V, Kalaiselvi J, Mohan S, Murugan R, Palanivel B 2003 Journal of Alloys and Compounds 359 22

    [8]

    Miao M S, Lambrecht W R L 2005 Phys. Rev. Lett. 94 225501

    [9]

    Troullier N, Martins J L 1991 Phys. Rev. 43 1993

    [10]

    Hu Y J, Cui L, Zhao J, Teng Y Y, Zeng X H, Tan M Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 4079 (in Chinese) [胡永金, 崔磊, 赵江, 滕玉永, 曾祥华, 谭明秋 2007 物理学报 56 4079]

    [11]

    Li J H, Zeng X H, Ji Z H, HuY P, Chen B, Fan Y P 2011 Acta Phys. Sin. 60 057101 (in Chinese) [李建华, 曾祥华, 季正华, 胡益培, 陈宝, 范玉佩 2011 物理学报 60 057101]

    [12]

    Perdew J P, Levy M 1983 Phys. Rev. Lett. 51 1884

    [13]

    Segall M D, Lindan P J D, Probert M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 2717

    [14]

    Jaffe J E, Hess A C 1993 Phys. Rev. B 48 7903

    [15]

    Ves S, Schwarz U, Christensen N E, Syassen K, Cardona M 1990 Phys. Rev. B 42 9113

    [16]

    Nazzal A, Qteish A 1996 Phys. Rev. B 53 826

    [17]

    Oleg Z, Angel R, Blasé X, Marvin L C, Steven G L 1994 Phys. Rev. B 50 10780

    [18]

    Pickett W E 1989 Comput. Phys. Rep. 9 115

    [19]

    Ding S F, Fan G H, Li S T, Xiao B 2007 Acta Phys. Sin. 56 4062 (in Chinese) [丁少峰, 范广涵, 李述体, 肖冰 2007 物理学报 56 4062]

    [20]

    Shen Y B, Zhou X, Xu M, Ding Y C, Duan M Y, Linghu R F, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3440 (in Chinese) [沈益斌,周勋, 徐明, 丁迎春, 段满益, 令狐荣锋, 祝文军 2007 物理学报 56 3440]

    [21]

    Chen K, Fan G H, Zhang Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1054 (in Chinese) [陈琨, 范广涵, 章勇 2008 物理学报 57 1054]

    [22]

    Huang K, Han R Y 1988 Solid-State Physics (Beijing: Hep. Press) p438 [黄昆 1988 固体物理学 (北京: 高等教育出版社) 第438页]

    [23]

    Shen X C 1992 The Spectrum and Optical Property of Semiconductor (Beijing:Science Press) p76 [沈学础 1992 半导体光谱和光学性质 (北京: 科学出版社) 第76页]

    [24]

    Feng J, Xiao B, Chen J C 2007 Acta Phys. Sin 56 5990 (in Chinese) [冯晶, 肖冰, 陈敬超 2007 物理学报 56 5990]

    [25]

    Guo J Y, Zhong G, He K H, Chen J Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 3740 (in Chinese) [郭建云, 郑广, 何开华, 陈敬中 2008 物理学报 57 3740]

  • [1]

    Mujica A, Rubio A, Muñoz A, Needs R J 2003 Rev. Mod. Phys. 75 473

    [2]

    Kirin D, Lukačević 2007 Phys. Rev. B 75 172103

    [3]

    Samara G A, Drickajrner H G 1961 J. Phys. Chem. Solids 23 457

    [4]

    Driekajmer H G 1970 Rev. Sci. Instrum. 41 1667

    [5]

    Pan Y, Qu S, Dong S, Cui Q, Zhang W, Liu X, Liu J, Liu B, Gao C, Zou G 2002 J. Phys. Condens. Matt. 14 10487

    [6]

    Jaffe J E, Randey R, Seel M J 1993 Phys. Rev. B 47 629

    [7]

    Gangadharan R, Jayalakshmi V, Kalaiselvi J, Mohan S, Murugan R, Palanivel B 2003 Journal of Alloys and Compounds 359 22

    [8]

    Miao M S, Lambrecht W R L 2005 Phys. Rev. Lett. 94 225501

    [9]

    Troullier N, Martins J L 1991 Phys. Rev. 43 1993

    [10]

    Hu Y J, Cui L, Zhao J, Teng Y Y, Zeng X H, Tan M Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 4079 (in Chinese) [胡永金, 崔磊, 赵江, 滕玉永, 曾祥华, 谭明秋 2007 物理学报 56 4079]

    [11]

    Li J H, Zeng X H, Ji Z H, HuY P, Chen B, Fan Y P 2011 Acta Phys. Sin. 60 057101 (in Chinese) [李建华, 曾祥华, 季正华, 胡益培, 陈宝, 范玉佩 2011 物理学报 60 057101]

    [12]

    Perdew J P, Levy M 1983 Phys. Rev. Lett. 51 1884

    [13]

    Segall M D, Lindan P J D, Probert M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 2717

    [14]

    Jaffe J E, Hess A C 1993 Phys. Rev. B 48 7903

    [15]

    Ves S, Schwarz U, Christensen N E, Syassen K, Cardona M 1990 Phys. Rev. B 42 9113

    [16]

    Nazzal A, Qteish A 1996 Phys. Rev. B 53 826

    [17]

    Oleg Z, Angel R, Blasé X, Marvin L C, Steven G L 1994 Phys. Rev. B 50 10780

    [18]

    Pickett W E 1989 Comput. Phys. Rep. 9 115

    [19]

    Ding S F, Fan G H, Li S T, Xiao B 2007 Acta Phys. Sin. 56 4062 (in Chinese) [丁少峰, 范广涵, 李述体, 肖冰 2007 物理学报 56 4062]

    [20]

    Shen Y B, Zhou X, Xu M, Ding Y C, Duan M Y, Linghu R F, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3440 (in Chinese) [沈益斌,周勋, 徐明, 丁迎春, 段满益, 令狐荣锋, 祝文军 2007 物理学报 56 3440]

    [21]

    Chen K, Fan G H, Zhang Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1054 (in Chinese) [陈琨, 范广涵, 章勇 2008 物理学报 57 1054]

    [22]

    Huang K, Han R Y 1988 Solid-State Physics (Beijing: Hep. Press) p438 [黄昆 1988 固体物理学 (北京: 高等教育出版社) 第438页]

    [23]

    Shen X C 1992 The Spectrum and Optical Property of Semiconductor (Beijing:Science Press) p76 [沈学础 1992 半导体光谱和光学性质 (北京: 科学出版社) 第76页]

    [24]

    Feng J, Xiao B, Chen J C 2007 Acta Phys. Sin 56 5990 (in Chinese) [冯晶, 肖冰, 陈敬超 2007 物理学报 56 5990]

    [25]

    Guo J Y, Zhong G, He K H, Chen J Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 3740 (in Chinese) [郭建云, 郑广, 何开华, 陈敬中 2008 物理学报 57 3740]

  • [1] 宋蕊, 王必利, 冯凯, 姚佳, 李霞. 应力调控对单层TiOCl2电子结构及光学性质的影响. 物理学报, 2022, 71(7): 077101. doi: 10.7498/aps.71.20212023
    [2] 潘凤春, 林雪玲, 曹志杰, 李小伏. Fe, Co, Ni掺杂GaSb的电子结构和光学性质. 物理学报, 2019, 68(18): 184202. doi: 10.7498/aps.68.20190290
    [3] 胡永金, 吴云沛, 刘国营, 罗时军, 何开华. ZnTe结构相变、电子结构和光学性质的研究. 物理学报, 2015, 64(22): 227802. doi: 10.7498/aps.64.227802
    [4] 吴琼, 刘俊, 董前民, 刘阳, 梁培, 舒海波. 硫化锡电子结构和光学性质的量子尺寸效应. 物理学报, 2014, 63(6): 067101. doi: 10.7498/aps.63.067101
    [5] 周平, 王新强, 周木, 夏川茴, 史玲娜, 胡成华. 第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质. 物理学报, 2013, 62(8): 087104. doi: 10.7498/aps.62.087104
    [6] 潘磊, 卢铁城, 苏锐, 王跃忠, 齐建起, 付佳, 张燚, 贺端威. -AlON晶体电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2012, 61(2): 027101. doi: 10.7498/aps.61.027101
    [7] 王寅, 冯庆, 王渭华, 岳远霞. 碳-锌共掺杂锐钛矿相TiO2 电子结构与光学性质的第一性原理研究 . 物理学报, 2012, 61(19): 193102. doi: 10.7498/aps.61.193102
    [8] 张宇飞, 郭志友, 曹东兴. ZnO(0001)表面吸附B的电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2011, 60(6): 066802. doi: 10.7498/aps.60.066802
    [9] 焦照勇, 杨继飞, 张现周, 马淑红, 郭永亮. 闪锌矿GaN弹性性质、电子结构和光学性质外压力效应的理论研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117103. doi: 10.7498/aps.60.117103
    [10] 李建华, 曾祥华, 季正华, 胡益培, 陈宝, 范玉佩. ZnS掺Ag与Zn空位缺陷的电子结构和光学性质. 物理学报, 2011, 60(5): 057101. doi: 10.7498/aps.60.057101
    [11] 陈秋云, 赖新春, 王小英, 张永彬, 谭世勇. UO2的电子结构及光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4945-4949. doi: 10.7498/aps.59.4945
    [12] 梁伟华, 丁学成, 褚立志, 邓泽超, 郭建新, 吴转花, 王英龙. 镍掺杂硅纳米线电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8071-8077. doi: 10.7498/aps.59.8071
    [13] 崔冬萌, 谢泉, 陈茜, 赵凤娟, 李旭珍. Si基外延Ru2Si3电子结构及光学性质研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2027-2032. doi: 10.7498/aps.59.2027
    [14] 季正华, 曾祥华, 岑洁萍, 谭明秋. ZnSe相变、电子结构的第一性原理计算. 物理学报, 2010, 59(2): 1219-1224. doi: 10.7498/aps.59.1219
    [15] 李旭珍, 谢泉, 陈茜, 赵凤娟, 崔冬萌. OsSi2电子结构和光学性质的研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2016-2021. doi: 10.7498/aps.59.2016
    [16] 郭建云, 郑 广, 何开华, 陈敬中. Al,Mg掺杂GaN电子结构及光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(6): 3740-3746. doi: 10.7498/aps.57.3740
    [17] 段满益, 徐 明, 周海平, 陈青云, 胡志刚, 董成军. 碳掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 物理学报, 2008, 57(10): 6520-6525. doi: 10.7498/aps.57.6520
    [18] 邢海英, 范广涵, 赵德刚, 何 苗, 章 勇, 周天明. Mn掺杂GaN电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6513-6519. doi: 10.7498/aps.57.6513
    [19] 丁迎春, 向安平, 徐 明, 祝文军. 掺稀土元素(Y,La)的γ-Si3N4的电子结构和光学性质. 物理学报, 2007, 56(10): 5996-6002. doi: 10.7498/aps.56.5996
    [20] 潘洪哲, 徐 明, 祝文军, 周海平. β-Si3N4电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3585-3589. doi: 10.7498/aps.55.3585
计量
  • 文章访问数:  4629
  • PDF下载量:  1027
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-18
  • 修回日期:  2012-12-03
  • 刊出日期:  2013-04-05

ZnS结构相变、电子结构和光学性质的研究

  • 1. 淮阴师范学院物理与电子电气工程学院, 淮安 223001;
  • 2. 扬州大学物理科学与技术学院, 扬州 225002
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174101)、江苏省自然科学基金(批准号: BK2011411)、淮安市科技支撑计划项目 (批准号: HAG2011006) 资助课题.

摘要: 运用第一性原理平面波赝势和广义梯度近似方法, 对闪锌矿结构(ZB)和氯化钠结构(RS) ZnS的状态方程及其在高压下的相变进行计算研究, 分析相变点附近的电子态密度、能带结构和光学性质的变化机理. 结果表明: 通过状态方程得到ZB相到RS相的相变压强值为18.1 GPa, 而利用焓相等原理得到的相变压强值为18.0 GPa; 在结构相变过程中, sp3轨道杂化现象并未消失, RS相ZnS的金属性明显增强; 与ZB相ZnS相比, RS相ZnS的介电常数主峰明显增强, 并向低能方向出现了明显偏移, 使得介电峰向低能方向拓展, 在低能区电子跃迁大大增强.

English Abstract

参考文献 (25)

目录

    /

    返回文章
    返回