Ge-Ⅲ亚稳相光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Ge-Ⅲ亚稳相的电子结构和光学性质。Ge-Ⅲ相晶体是一种直接带隙半导体（带隙为0.46 eV）。对光学函数的计算表明,Ge-Ⅲ相晶体是一种具有高介电常数和高折射率的晶体。其静介电常数ε1（0）和静态折射率n（0）分别为33.9和5.82,大于相应的Ge-Ⅰ相晶体的值（16和4.0）。光子能量在2.38-14.9 eV（等离子体能量Ep）范围内,ε1（ω）〈0,整个晶体显示金属性;在高频透明区（能量大于Ep）,ε1（ω）〉0,显示介电性。从光吸收谱上看,Ge-Ⅲ相晶体的主要光吸收区位于整个可见光及部分紫外光谱区,在能量为4.51eV处达到最大值2.77×10^5cm^-1。Ge-Ⅲ相晶体的透过率在0-0.46eV范围可达0.5,表明它可作为一种红外光学材料。在高能区（大于14.9 eV）,反射率随能量的增加而骤减,透过率随能量的增加急剧增大,整个晶体表现出紫外透过的特征。能量损失谱上只有一个特征峰位于14.9 eV,对应于Ge-Ⅲ相晶体的等离子体能量。