bi2se3拓?fù)浣^緣體材料的電子結(jié)構(gòu)研究(編輯修改稿)
2024-09-01 00:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 P軟件是一個(gè)基于密度泛函方法的從頭算量子力學(xué)程序. 利用總能量平面波贗勢(shì)方法, 將離子勢(shì)用贗勢(shì)替代,電子波函數(shù)通過平面波基組展開, 電子電子相互作用的交換和相關(guān)勢(shì)由局域密度近似(LDA)或廣義梯度近似(GGA)進(jìn)行校正,它是目前較為準(zhǔn)確的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算的理論方法密度泛函理論中,單電子運(yùn)動(dòng)的薛定諤方程可以表示為(原子單位) ， 其中Zq為核電荷， 為單電子波函數(shù),為本征態(tài)的電子占據(jù)數(shù),(r)為多電子密度. (1)式中第一項(xiàng)代表體系中有效電子動(dòng)能。第二項(xiàng)代表原子核對(duì)電子的吸引能,其具體形式采用規(guī)范保持贗勢(shì)(normconserving pseudopotentials)表達(dá)。第三項(xiàng)是電子之間的庫(kù)侖能。第四項(xiàng)是交換和相關(guān)能, 其具體形式可由局域密度近似和廣義梯度近似等表示. 在模擬過程中,采用周期性邊界條件,單電子軌道波函數(shù)滿足布洛赫(Bloch)定理,采用平面波基組展開為 其中 g 為原胞的倒格矢, k 為第一布里淵區(qū)的波矢,是單電子軌道波函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù). 計(jì)算用的晶格常數(shù)為實(shí)驗(yàn)值, 計(jì)算采用了贗勢(shì)平面波方法.2 計(jì)算結(jié)果與討論計(jì)算中，取Bi2Se3材料晶格常數(shù)的實(shí)驗(yàn)值: a=, b=, c= 且 α =β =γ = 90176。，本文計(jì)算了Bi2Se3的總態(tài)密度, Se原子和Bi原子的分波態(tài)密度 ( Se和Bi原子的s態(tài)和p態(tài)以及這些態(tài)疊加的總能量 )和能帶結(jié)構(gòu). 晶胞模型優(yōu)化為得到體系近對(duì)原胞體積和總能量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，通過優(yōu)化這些不同原胞體積下體系的總能量，根據(jù)能量最優(yōu)原理，得出了Bi2Se3的晶格常數(shù)a、b和c，如下表1所示. 從表中可看出，幾何優(yōu)化后得到的理論晶胞參數(shù)與實(shí)驗(yàn)值非常接近, %~%. 表1 Bi2Se3 正交結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的晶格常數(shù) 物理參量實(shí)驗(yàn)值優(yōu)化值誤差a/nm%b/nm4. 090%c/nm% 2. 2 態(tài)密度 圖2 Bi2Se3總電子態(tài)密度 圖3 Bi原子的電子態(tài)密度 圖4 Se原子電子態(tài)密度圖24中豎直虛線標(biāo)注為費(fèi)米能級(jí)，置于能量零點(diǎn)，其中圖2為Bi2Se3電子總態(tài)密度，圖3和圖4分別為Bi原子和Se原子的各亞層電子的能態(tài)密度. 對(duì)于總態(tài)密度，單位是electrons/(celleV)，對(duì)于各亞層電子的能態(tài)密度，單位是electrons/(atomeV). 從圖2可以看出，在?5
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1