典型半导体材料的第一性原理研究

作     者：何开华 

作者单位：四川师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：颜其礼;姬广富

授予年度：2005年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：第一性原理 半导体材料 赝势平面波方法(PWP) 密度泛函理论 

摘      要：运用局域密度泛函理论可将多电子系统转化为单电子系统,由此对各类半导体材料和金属材料的结合能、晶格常数、体变模量做计算得到了与实验符合很好的结果,使之成为近年来电子理论中的一项重要的成就。过去固体实验工作积累了大量的实验数据,目前大型、高速电子计算机的应用,使得此理论的优越性也显得越来越突出。能带理论的研究是从定性的普遍性规律发展到对具体材料复杂能带结构的计算。在密度泛函理论的框架下,出现了很多算法,常用的有基于原子轨道线性组合的紧密束缚法(***)、正交平面波(OPW)、赝势平面波(PWP)、线性缀加平面波方法(LAPW)、线性Muffin-tin 轨道组合方法(LMTO)等等。本论文工作重点讨论了超软赝势平面波方法在典型半导体材料研究中的应用。 本论文主要进行了以下三个方面的研究工作: 1、用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,计算了在各向同性压力下闪锌矿结构(ZB)和岩盐结构(RS)的BN、BP 和BAs 的电子结构和总能。交换关联能函数分别用了局域密度近似和广义梯度近似来描述。对这三种化合物的两种结构分别进行了几何优化,得到了其平衡晶格常数和体模量。由总能和体积的曲线得到了发生相变的压强和体积。另外,还发现在BN 与BP、BAs 之间存在三处差异:第一、BN 的硬度要比其它两种要高很多;第二、BN 的带隙随着压力的增大而增大,BP 和BAs 却有相反的趋势;最后一处差异是电子的转移方向不同,在BN 中B→N,而在BP 和BAs 中P→B 、As→B。