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AlAs半导体的结构参数

发布时间:2014-07-01

密度泛函理论方法应用于大周期的研究方面的进展在解决材料设计和加工上变得越来越重要。该理论可以对实验数据进行解释,测定材料的潜在性质等。进一步,可以用来预测实验上材料的结构,可以用来指导新材料的设计。

实验内容
实验采用gga-pbe的泛函进行模拟计算,图1为AlAs的晶胞示意图及群结构。

a. 图1中3D viewer 内的晶体结构是传统原胞,显示了晶格的立方对称性。AlAs的空间群信息为F-43m。这样,每个元胞包含两个原子的原始晶格可被用来计算,这与包含了8 个原子的传统晶格不同。电荷密度、键长和每个原子的总能量将是一样的,而不管这个元胞是如何被定义。


b. 图2是CASTP软件包的计算界面,所显示的是取和优化精度中等,体系为金属性质。右边图显示的是倒空间高对称性点的选取路径。


c. 将模拟实验结果获得的晶格常数与实验值对比,误差大约是-0.5%。这在典型误差范围内,这个误差值是赝势平面波方法与实验比较的期望误差。

 

Lattice length/?

PBE

5.63

Exp

5.66



d. 进一步计算体系的电荷密度,通过操作界面调节电荷密度的透明度,方便看到每个原子上电荷的分布情况。



功能及效果
  本实验描绘了CASTEP软件是如何使用量子力学方法来测定材料的晶体结构,使学生学会如何构建晶体结构,设定CASTEP几何优化任务,然后分析计算结果。成功预测晶体结构是设计功能材料的第一步,基于正确预测结果,可以计算后续电子结构性质。尤其是对于有毒、有污染的材料的结构进行表征时,可能方便地通过模拟计算得到误差允许内的晶格参数,而没有必要通过实验去测量。