ZnSe的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)ppt課件

1、ZnSe的電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)目錄 1.緒論 課題背景、研究現(xiàn)狀。 ZnSe的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。 2.本課題的研究內(nèi)容 理論基礎(chǔ)：第一性原理、密度泛函理論、態(tài)密度。 用量化軟件分析研究ZnSe晶體結(jié)構(gòu)，原子Mulliken布居情況，以及能帶結(jié)構(gòu)的分析。 3.結(jié)果與討論 4.結(jié)論與展望 課題背景 ZnSe屬直接帶隙-族半導(dǎo)體,是制造藍(lán)光半導(dǎo)體激光器件,非線性光熱器件和紅外器件的重要材料。ZnSe是一種重要的半導(dǎo)體光電材料，在光致發(fā)光和電致發(fā)光器件、太陽能電池、紅外探測器和激光器等領(lǐng)域都有重要的用途。 半導(dǎo)體激光廣泛使用于光纖通信、光盤、激光打印機(jī)、激光掃描器、激光指示器激光筆），是目前生產(chǎn)量最大的激光器

2、。ZnSe的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用 閃鋅礦ZnSe晶體類似于金剛石結(jié)構(gòu)，每個ZnSe晶胞中含四個Zn原子和4個Se原子，Zn和Se各自按面心立方密堆排列，兩者沿空間對角線方向相互移動四分之一體對角線長套構(gòu)而成，互為四面體的體心，如右圖所示。ZnSe的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用 ZnSe被認(rèn)為是一種較好的制備藍(lán)綠激光器的材料,已引起世界各國科研人員的廣泛關(guān)注。 隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)摻雜過渡金屬離子的族主體材料(ZnSe、ZnS、ZnTe等)具有較佳的中紅外特性,是大氣環(huán)境監(jiān)測、激光遙感、光通信、人眼安全探測系統(tǒng)、神經(jīng)外科、高分辨率光譜學(xué)、激光雷達(dá)、光學(xué)參量振蕩OPO的理想光源。 理論基礎(chǔ) 量

3、化計算軟件是一個基于密度泛函方法的從頭算量子力學(xué)程序。用Fortran90語言編寫，用密度泛函理論模擬固體、界面和表面的特性，研究的材料包括陶瓷，半導(dǎo)體，金屬，礦物，沸石，液晶等。典型的應(yīng)用包括表面化學(xué)，鍵結(jié)構(gòu)，態(tài)密度和光學(xué)性質(zhì)等研究， 量化計算軟件也可用于研究體系的電荷密度和波函數(shù)的形式。 理論基礎(chǔ) 第一性原理計算方法概述： 根據(jù)原子核和電子互相作用的原理及其基本運動規(guī)律，運用量子力學(xué)原理，從具體要求出發(fā)，經(jīng)過一些近似處理后直接求解薛定諤方程的算法，習(xí)慣上稱為第一性原理。 計算方法是指僅需采用5個基本物理常數(shù):m、e、h、c、KB。 理論基礎(chǔ) 密度泛函理論 薛定諤求解 局域密度近似(Loca

4、l spin Density Approximation，LDA) 廣義梯度近似(Generalized Gradient Approximation，GGA) 贗勢、超軟贗勢理論基礎(chǔ) Zn原子和Se原子的Mulliken布居情況： ZnSe的Zn原子失去電子，為電子的給體，Se原子得到電子，為電子受主。 結(jié)果與討論ZnSe共價鍵 ZnSe 共價鍵的結(jié)合關(guān)系： Zn與Se原子之間距離很近，其鍵長約為2.54208nm，在原子之間形成包含弱離子鍵的共價成份較高的共價鍵。能帶結(jié)構(gòu) ZnSe能帶結(jié)構(gòu)圖 ： 圖中可以看出ZnSe的價帶基本上可以分為四個區(qū)域：-7.26eV以下的下帶；-7.26-5eV

5、的中間價帶；-5-0.2eV處的上價帶；0eV以上的導(dǎo)帶部分。 ZnSe圖譜分析與討論 1.常溫常壓下Zn的分波態(tài)密度圖： 能量位于-7.26-5ev的電子個數(shù)最多。ZnSe圖譜分析與討論 2.常溫常壓下Se的分波態(tài)密度圖： Se原子而言，在導(dǎo)帶的低能區(qū)，4s電子表現(xiàn)的較為突出，在導(dǎo)帶的高能區(qū)，4p電子相比之下所做的貢獻(xiàn)多一些。 ZnSe圖譜分析與討論 3.常溫常壓下ZnSe的總體態(tài)密度： 結(jié)論 （1ZnSe晶胞參數(shù)表可知，晶胞間距為4.151nm，晶格夾角為60。ZnSe原胞體積為50.583076nm3。 （2Zn原子的電子主要分布在d軌道,價電子構(gòu)型為3d104s2，而Se原子的電子主要分布在P軌道，價電子構(gòu)型為4s24p4。 （3ZnSe的Zn原子失去電子，為電子的給體，Se原子得到電子，為電子受主。Zn與Se原子之間距離很近，其鍵長約為2.54208nm。結(jié)論 （4Zn原子的3d軌道上的電子定域性很強(qiáng)，但仍然有部分電子與Se原子的4p軌道成鍵