富镓GanAs团簇稳定性及缺陷特性的密度泛函理论研究

第３１卷第２期

２０１４年４月

原子

与分子物理学报

Ｖ０１．３１Ｎｏ．２

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＴＯＭＩＣＡＮＤＭＯＬＥＣＵＬＡＲＰＨＹＳＩＣＳ

Ａｐｒ．２０１４

ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０３６４．２０１４．０２．０１０

富镓ＧａｎＡｓ团簇稳定性及缺陷特性的

密度泛函理论研究

马德明１，乔红波１，李恩玲１，施

卫１，马优恒２

（１．西安理工大学应用物理系，西安７１００５４；２．西安应用光学研究所，西安７１００６５）

摘要：采用基于密度泛函理论（ＤＦＴ）的第一性原理对富镓中性Ｇａ。Ａｓ（ｎ＝１～９）团簇的稳定性及缺陷特性进行了研究．结果表明，随着总原子数的增大，各基态团簇结合能的二阶差分值和团簇能隙差均呈奇偶交替变化规律，总原子数为奇数的团簇比总原子数为偶数的团簇稳定；部分团簇的能隙差小于砷化镓材料的禁带宽度，为砷化镓材料缺陷的研究提供了帮助，其中ＧａＡｓ团簇缺陷中的ＶＡ。ＶＧ。缺陷导致能带中的ｒ点处的带隙宽度减小，其最低施主缺陷能级位于导带底以下０．３９ｅＶ，该值接近于ＥＬ６缺陷能级的实验值；团簇各基态结构的振动频率均在ＴＨｚ频段，从而为砷化镓材料的ＴＨｚ波辐射和缺陷的ＴＨｚ波检测提供了依据．

关键词：密度泛函理论；Ｇａ。Ａｓ团簇；结构稳定性；ＶＡ。ＶＧ。缺陷中图分类号：０５６１．１

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００—０３６４（２０１４）０２—０２２３—０６

Ｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｙｓｔｕｄｙ

Ｇａ－ｒｉｃｈ

ｏｎ

ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｅｆｅｃｔｆｅａｔｕｒｅｏｆ

ＧａｎＡｓ（ｎ一１～９）ｃｌｕｓｔｅｒｓ

ＭＡＤｅ—Ｍｉｎ９１，ＱＩＡＯＨｏｎｇ—Ｂ０１，ＬＩＥｎ—Ｌｉｎ９１，ＳＨＩＷｅｉｌ，ＭＡＹｏｕ－Ｈｅｎ９２

（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ

２．Ｘｉ’ａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，Ｘｉ’ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｅｆｅｃｔｆｅａｔｕｒｅｏｆＧａ—ｒｉｃｈｎｅｕｔｒａｌＧａ。Ａｓ（以一１～９）ｃｌｕｓｔｅｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｉｒｓｔ—ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｙ（ＤＦＴ）．Ｏｕｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｒｅｖｅａｌｔｈａｔｓｅｃｏｎｄ—

ａ

ｃｅｒ。－

ｏｒｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｂｉｎｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｇａｐｓｏｆｔｈｅｇｒｏｕｎｄ ‘ｓｔａｔｅｃｌｕｓｔｅｒｓａｌｌｓｈｏｗ

ｔａｉｎｌａｗｏｆｅｖｅｎ—ｏｄｄａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｏｔａｌａｔｏｍｓ，ｔｈｅｏｄｄ—ｎｕｍｂｅｒｅｄｃｌｕｓ—

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ａｒｅ

ｍｏｒｅｓｔａｂｌｅｔｈａｎｔｈｅｅｖｅｎ—ｎｕｍｂｅｒｅｄｏｎｅｓ．Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｇａｐｓｏｆｓｏｍｅｇｒｏｕｎｄ—ｓｔａｔｅｃｌｕｓｔｅｒｓ

ａｒｅ

ｌｅｓｓｔｈａｎＧａＡｓｍａｔｅｒｉａｌｓ’ｂａｎｄｇａｐ，ＳＯｉｔｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｎｙｈｅｌｐｆｏｒｄｅｆｅｃｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＧａＡｓｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＴｈｅＶＡ。ＶＧ。ｄｅｆｅｃｔｓｌｅａｄ

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ｔｏ

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ａｔ

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ｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅＥＬ６ｄｅｆｅｃｔｌｅｖｅ／．Ｔｈｅｇｒｏｕｎｄ—ｓｔａｔｅｃｌｕｓｔｅｒｓＴＨｚｗａｖｅｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＧａＡｓｍａｔｅｒｉａｌｓｏｗｉｎｇ

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ｉｎｔｈｅｔｅｒａｈｅｒｔｚｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｙ；Ｇａ。Ａｓｃｌｕｓｔｅｒｓ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ＶＡ。ＶＧａｄｅｆｅｃｔｓ

收稿日期：２０１３—０４—２０

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