纤锌矿Be_(1-x)Mg_xO合金的电子结构和相特性研究

采用第一性原理的平面波超软赝势方法,对纤锌矿Be_(1-x)Mg_xO合金的电子结构和相特性进行研究。结果显示,纤锌矿Be_(1-x)Mg_xO的能隙由价带顶O2p态和导带底Mg3s态共同决定。随着Mg组分的增大,Be_(1-x)Mg_xO合金的能隙逐渐变小,合金离子性在增强。Be—O和Mg—O的平均键长差距大致使Be_(1-x)Mg_xO合金内部产生明显的晶格振动效应,而无序相Be_(1-x)Mg_xO合金的形成能比有序相要低,容易使纤锌矿Be_(1-x)Mg_xO合金内部产生无序结构,因此制备纤锌矿Be_(1-x)Mg_xO合金时要适当提高实验温度。

Be_(1-x)Mg_xO合金的能带特性与相结构稳定性研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对纤锌矿和岩盐矿结构Be_(1-x)Mg_xO合金的晶格常数、能带特性和形成能进行计算,分析了不同Mg组分下不同结构的Be_(1-x)Mg_xO合金晶格常数和能带差异.结果表明:随着Mg组分的增大,纤锌矿和岩盐矿Be_(1-x)Mg_xO合金的晶格常数都线性增加,但它们的能隙都逐渐减小.对于相同Mg组分的Be_(1-x)Mg_xO合金,岩盐矿结构的能隙要大于纤锌矿结构.当Mg组分为0.89时,Be_(1-x)Mg_xO合金由纤锌矿相转变为岩盐矿相.为了使理论值与实验值相一致,对Be_(1-x)Mg_xO合金的能隙计算值进行修正,得到纤锌矿和岩盐矿Be_(1-x)Mg_xO合金的能隙弯曲系数b值分别为3.451 eV和4.96 eV.对纤锌矿BeO-MgO-ZnO三元合金的能隙和弯曲系数与晶格常数关系做了分析.