【摘 要】
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借助计算机,通过理论计算、数值模拟对材料的结构和性质进行预测与设计,以最大限度地减少因盲目或错误实验造成的浪费,是当今材料研究领域的一个方兴未艾的领域。密度泛函理
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借助计算机,通过理论计算、数值模拟对材料的结构和性质进行预测与设计,以最大限度地减少因盲目或错误实验造成的浪费,是当今材料研究领域的一个方兴未艾的领域。密度泛函理论(DFT)是探索和研究具有重要应用前景功能材料的最重要的理论方法。 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法首先计算了AlN(1010)理想和弛豫表面的几何结构及电子结构,得到了与实验相似的结果。结果表明:AlN(1010)表面弛豫后,表面项层原子之间的键长收缩并发生扭转。表面原子均向体内移动,原子轨道重新杂化,N原子趋向于p3构型,Al原子趋向于sp2构型。 对理想AlN的超胞结构进行几何优化,得到了AlN的基态结构属性。计算了AlN晶体的光学性质,解释了体系的发光机理,得出的计算结果与现有的理论和实验符合得较好,为AlN材料在分子原子尺度上进一步设计与应用提供了理论依据。 对纤锌矿结构AlN晶体及本征缺陷的结构、能带、结合能、电子态密度及差分电荷分布进行计算和分析。从理论上给出了C掺杂和本征缺陷的晶体结构参数。计算结果表明通过各缺陷形成能的计算可得知其在生长过程中形成的难易程度。最后从态密度的角度对各种本征点缺陷引起的缺陷能级及电子占据情况进行了分析。发现除氮空位外其他本征缺陷在带隙中形成的能级都很深,要得到n型或p型AlN必须要引入外来杂质。通过初步计算说明C是较好的p型掺杂剂。
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