LiGaX2(X=S, Se, Te)的电子结构,光学和弹性性质的第一性原理计算

陈海川; 杨利君

doi:10.7498/aps.60.014207

摘要

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对LiGaX2(X=S, Se, Te)的能带结构、态密度、光学以及弹性性质进行了理论计算. 能带结构计算表明LiGaS2 的禁带宽度为4.146 eV, LiGaSe2 的禁带宽度为3.301 eV, LiGaTe2 的禁带宽度为2.306 eV; 其价带主要由Ga-4p 层电子和X- np 层电子的能态密度决定; 同时也对LiGaX<

关键词:

电子结构 /
光学性质 /
弹性性质 /
LGX

The density of states, electronic structure, optical and elastic properties of LiGaX2 (X=S, Se, Te) are investigated by the first-principles plane-wave pseudopotential density functional theory within the generalized gradient approximation (GGA). The results show that the band gaps of LiGaX2 (X=S, Se, Te) are 4.146 eV, 3.301 eV and 2.306 eV, respectively. It can be confirmed that the valence bands are mainly composed of X-np or Ga-4p states. The complex dielectric functions, reflectivity, index of refraction and elastic property are precisely calculated by band structure and density of states. The obtained results are in agreement with the available experimental data.

Keywords:

作者及机构信息

陈海川²,
杨利君¹

(1)四川大学电子信息学院,成都 610064; (2)西华大学电气信息学院,成都 610039;四川大学电子信息学院,成都 610064

Authors and contacts

Yang Li-Jun²,
Chen Hai-Chuan¹

(1)College of Electrical Engineering and Information Technology, Xihua University, Chengdu 610039, China;College of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064, China; (2)College of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064, China

参考文献

[1]	Leal-Gonzalez J, Melibary S S, Smith A J 1990 Acta Crystallogr. Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 46 2017
[2]	Isaenko L, Yelisseyev A, Lobanov S, Titov A, Petrov V, Zondy J J, Krinitsin P, Merkulov A, Vedenyapin V, Smirnova J 2003 Cryst. Res. Technol. 38 379
[3]	Petrov V, Yelisseev A, Isaenko L, Lobanov S, Titov A, Zondy J J 2004 Appl. Phys. B 78 543
[4]	Hoppe R 1965 Bull. Soc. Chim. Fr. 1115
[5]	Kish Z Z, Loshchak V V, Peresh E Y, Semrad E E 1989 Inorg. Mater. 25 1658
[6]	Kuriyama K, Nozaki T 1981 J. Appl. Phys. 52 6441
[7]	Atuchin V V, Isaenko L I, Kesler V G, Lobanov S, Huang H, Lin Z S 2009 Solid State Commun. 149 572
[8]	Bai L, Lin Z S, Wang Z Z, Chen C T 2008 J. Appl. Phys. 103 083111
[9]	Ma T H, Yang C H, Xie Y, Sun L, Lv W Q, Wang R, Ren Y L 2010 Physica B 405 363
[10]	Kosobutsky A V, Basalaev Y M, Poplavnoi A S 2009 Phys. Stat. Sol. B 246 364
[11]	Reshak A H, Auluck S, Kityk I V, Douri Y A, Khenata R, Bouhemadou A 2009 Appl. Phys. A 94 315
[12]	Isaenko L, Krinitsin P, Vedenyapin V, Yelisseyev A, Merkulov A, Zondy J J, Petrov V 2005 Cryst. Growth Des. 5 1325
[13]	Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B: Condens. Matter 45 13244
[14]	Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B: Condens. Matter 13 5188
[15]	Guan L, Li Q, Zhao Q X, Gao J X, Zhou Y, Jin L T, Geng B, Liu B T 2009 Acta Phys. Sin. 58 5624(in Chinese) [关丽、李强、赵庆勋、郭建新、周阳、金利涛、耿波、刘保亭 2009 58 5624] 〖16] Saha S, Sinha T P 2002 Phys. Rev. B: Condens. Matter 62 8828
[16]	Cai M Q, Yin Z, Zhang M S 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2805
[17]	Samantaray C B, Sim H, Hwang H 2005 Appl. Surf. Sci. 250 146
[18]	Godby R W, Schluter M, Sham L J 1981 Phys. Rev. B 24 3417
[19]	Li L H, Li J Q, Wu L M 2008 J. Solid State Chem. 181 2462
[20]	Le L C, Ma X G, Tang H, Wang Y, Li X, Jiang J J 2010 Acta Phys. Sin. 59 1314(in Chinese) [乐伶聪、马新国、唐豪、王扬、李翔、江建军 2010 59 1314]
[21]	Li X Z, Xie Q, Chen Q, Zhao F J, Cui D M 2010 Acta Phys. Sin. 59 2016(in Chinese) [李旭珍、谢泉、陈茜、赵凤娟、崔冬萌 2010 59 2016]
[22]	Huang Y X, Cao Q X, Li Z M, Li G F, Wang Y P, Wei Y G 2009 Acta Phys. Sin. 58 8002(in Chinese) [黄云霞、曹全喜、李智敏、李桂芳、王毓鹏、卫云鸽 2009 58 8002]
[23]	Chen K, Fan G H, Zhang Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1054(in Chinese) [陈琨、范广涵、章勇 2008 57 1054]
[24]	Voigt W 1928 Lehrbuch der Kristallphysik (Leipzig: Taubner)
[25]	Liu N N, Song R B, Sun H Y, Du D W 2008 Acta Phys. Sin.57 7145 (in Chinese) 刘娜娜、宋仁伯、孙翰英、杜大伟 2008 57 7145]
[26]	Reuss A, Angew Z 1929 Math. Mech. 9 55
[27]	Hill R 1952 Proc. Phys. Soc. 65 350
[28]	Rodrguez-Hernandez P, Hadj Haffida N, Munoz A 1999 Phys. Stat. Sol. B 211 23
[29]	Wu Z J, Hao X F, Liu X J, Meng J. 2007 Phys. Rev. B: Condens. Matter 75 054115

施引文献

[1]	Leal-Gonzalez J, Melibary S S, Smith A J 1990 Acta Crystallogr. Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 46 2017
[2]	Isaenko L, Yelisseyev A, Lobanov S, Titov A, Petrov V, Zondy J J, Krinitsin P, Merkulov A, Vedenyapin V, Smirnova J 2003 Cryst. Res. Technol. 38 379
[3]	Petrov V, Yelisseev A, Isaenko L, Lobanov S, Titov A, Zondy J J 2004 Appl. Phys. B 78 543
[4]	Hoppe R 1965 Bull. Soc. Chim. Fr. 1115
[5]	Kish Z Z, Loshchak V V, Peresh E Y, Semrad E E 1989 Inorg. Mater. 25 1658
[6]	Kuriyama K, Nozaki T 1981 J. Appl. Phys. 52 6441
[7]	Atuchin V V, Isaenko L I, Kesler V G, Lobanov S, Huang H, Lin Z S 2009 Solid State Commun. 149 572
[8]	Bai L, Lin Z S, Wang Z Z, Chen C T 2008 J. Appl. Phys. 103 083111
[9]	Ma T H, Yang C H, Xie Y, Sun L, Lv W Q, Wang R, Ren Y L 2010 Physica B 405 363
[10]	Kosobutsky A V, Basalaev Y M, Poplavnoi A S 2009 Phys. Stat. Sol. B 246 364
[11]	Reshak A H, Auluck S, Kityk I V, Douri Y A, Khenata R, Bouhemadou A 2009 Appl. Phys. A 94 315
[12]	Isaenko L, Krinitsin P, Vedenyapin V, Yelisseyev A, Merkulov A, Zondy J J, Petrov V 2005 Cryst. Growth Des. 5 1325
[13]	Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B: Condens. Matter 45 13244
[14]	Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B: Condens. Matter 13 5188
[15]	Guan L, Li Q, Zhao Q X, Gao J X, Zhou Y, Jin L T, Geng B, Liu B T 2009 Acta Phys. Sin. 58 5624(in Chinese) [关丽、李强、赵庆勋、郭建新、周阳、金利涛、耿波、刘保亭 2009 58 5624] 〖16] Saha S, Sinha T P 2002 Phys. Rev. B: Condens. Matter 62 8828
[16]	Cai M Q, Yin Z, Zhang M S 2003 Appl. Phys. Lett. 83 2805
[17]	Samantaray C B, Sim H, Hwang H 2005 Appl. Surf. Sci. 250 146
[18]	Godby R W, Schluter M, Sham L J 1981 Phys. Rev. B 24 3417
[19]	Li L H, Li J Q, Wu L M 2008 J. Solid State Chem. 181 2462
[20]	Le L C, Ma X G, Tang H, Wang Y, Li X, Jiang J J 2010 Acta Phys. Sin. 59 1314(in Chinese) [乐伶聪、马新国、唐豪、王扬、李翔、江建军 2010 59 1314]
[21]	Li X Z, Xie Q, Chen Q, Zhao F J, Cui D M 2010 Acta Phys. Sin. 59 2016(in Chinese) [李旭珍、谢泉、陈茜、赵凤娟、崔冬萌 2010 59 2016]
[22]	Huang Y X, Cao Q X, Li Z M, Li G F, Wang Y P, Wei Y G 2009 Acta Phys. Sin. 58 8002(in Chinese) [黄云霞、曹全喜、李智敏、李桂芳、王毓鹏、卫云鸽 2009 58 8002]
[23]	Chen K, Fan G H, Zhang Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1054(in Chinese) [陈琨、范广涵、章勇 2008 57 1054]
[24]	Voigt W 1928 Lehrbuch der Kristallphysik (Leipzig: Taubner)
[25]	Liu N N, Song R B, Sun H Y, Du D W 2008 Acta Phys. Sin.57 7145 (in Chinese) 刘娜娜、宋仁伯、孙翰英、杜大伟 2008 57 7145]
[26]	Reuss A, Angew Z 1929 Math. Mech. 9 55
[27]	Hill R 1952 Proc. Phys. Soc. 65 350
[28]	Rodrguez-Hernandez P, Hadj Haffida N, Munoz A 1999 Phys. Stat. Sol. B 211 23
[29]	Wu Z J, Hao X F, Liu X J, Meng J. 2007 Phys. Rev. B: Condens. Matter 75 054115

[1]	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. , 2019, 68(18): 184202. doi: 10.7498/aps.68.20190290
[2]	付现凯, 陈万骐, 姜钟生, 杨波, 赵骧, 左良. Ti₃O₅弹性、电子和光学性质的第一性原理研究. , 2019, 68(20): 207301. doi: 10.7498/aps.68.20190664
[3]	吕常伟, 王臣菊, 顾建兵. 高温高压下立方氮化硼和六方氮化硼的结构、力学、热力学、电学以及光学性质的第一性原理研究. , 2019, 68(7): 077102. doi: 10.7498/aps.68.20182030
[4]	胡洁琼, 谢明, 陈家林, 刘满门, 陈永泰, 王松, 王塞北, 李爱坤. Ti3AC2相（A = Si，Sn，Al，Ge）电子结构、弹性性质的第一性原理研究. , 2017, 66(5): 057102. doi: 10.7498/aps.66.057102
[5]	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. , 2015, 64(22): 227802. doi: 10.7498/aps.64.227802
[6]	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. , 2014, 63(6): 067101. doi: 10.7498/aps.63.067101
[7]	王金荣, 朱俊, 郝彦军, 姬广富, 向钢, 邹洋春. 高压下RhB的相变、弹性性质、电子结构及硬度的第一性原理计算. , 2014, 63(18): 186401. doi: 10.7498/aps.63.186401
[8]	李建华, 崔元顺, 曾祥华, 陈贵宾. ZnS结构相变、电子结构和光学性质的研究. , 2013, 62(7): 077102. doi: 10.7498/aps.62.077102
[9]	颜小珍, 邝小渝, 毛爱杰, 匡芳光, 王振华, 盛晓伟. 高压下ErNi2B2C弹性性质、电子结构和热力学性质的第一性原理研究. , 2013, 62(10): 107402. doi: 10.7498/aps.62.107402
[10]	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. , 2013, 62(8): 087104. doi: 10.7498/aps.62.087104
[11]	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. , 2012, 61(2): 027101. doi: 10.7498/aps.61.027101
[12]	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. , 2011, 60(11): 117103. doi: 10.7498/aps.60.117103
[13]	汝强, 胡社军, 赵灵智. LixFePO4(x=0.0, 0.75, 1.0)电子结构与弹性性质的第一性原理研究. , 2011, 60(3): 036301. doi: 10.7498/aps.60.036301
[14]	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. , 2010, 59(3): 2016-2021. doi: 10.7498/aps.59.2016
[15]	侯榆青, 张小东, 姜振益. 第一性原理计算MAlH4(M=Na, K)的结构和弹性性质. , 2010, 59(8): 5667-5671. doi: 10.7498/aps.59.5667
[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. , 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. , 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. , 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. , 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. , 2006, 55(7): 3585-3589. doi: 10.7498/aps.55.3585

计量

文章访问数: 9231
PDF下载量: 1115
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板