無(wú)機(jī)材料的帶隙與體積模量研究.pdf

1、無(wú)機(jī)材料在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用，因此它們受到了廣泛的關(guān)注。帶隙（Eg）和體積模量(B)分別是反映材料光電和機(jī)械性質(zhì)的重要參數(shù)。多年以來(lái)，大量的理論工作致力于揭示帶隙和體積模量的本質(zhì)，同時(shí)也包括帶隙和體積模量的模擬計(jì)算;當(dāng)然也有大量的實(shí)驗(yàn)工作主要涉及到材料帶隙和體積模量的數(shù)值測(cè)量。然而，很少有工作涉及到探索材料帶隙與體積模量之間的聯(lián)系。由于材料在加工或包裝過(guò)程中的接觸荷載會(huì)嚴(yán)重地影響其制成器件的光電性質(zhì)，因此同樣需要很好的理

2、解材料的機(jī)械性質(zhì)。材料的宏觀性質(zhì)主要是由組成原子和化學(xué)鍵性質(zhì)決定的，它們可通過(guò)電負(fù)性來(lái)有效的反映?；陔娯?fù)性的觀點(diǎn)，研究者們已經(jīng)成功地開(kāi)展了很多關(guān)于材料性質(zhì)和材料設(shè)計(jì)的工作。
　　本論文通過(guò)使用與電負(fù)性相關(guān)的體積模量和帶隙模型，計(jì)算了氧化鋅基合金包括BexZn1-xO、MgxZn1-xO、CaxZn1-xO和CdxZn1-xO在整個(gè)摻雜濃度范圍內(nèi)（x=0～1）的體積模量和帶隙值。發(fā)現(xiàn)隨著摻雜濃度的增加，BexZn1-xO和CdxZ

3、n1-xO的體積模量和帶隙有相同的變化趨勢(shì)，而對(duì)于MgxZn1-xO和CaxZn1-xO則有相反的變化趨勢(shì)?；趯?duì)體積模量和帶隙的本質(zhì)分析，本文提出體積模量與化學(xué)鍵上的價(jià)電子密度相關(guān)，而帶隙則強(qiáng)烈的依賴(lài)組成原子詳細(xì)的化學(xué)鍵行為。
　　從化學(xué)鍵的觀點(diǎn)出發(fā)，本文提出總的價(jià)電子可以被分為離域部分電子和定域部分電子。離域部分電子表示離域在價(jià)盆區(qū)域的電子，具有相對(duì)較高的能量。因此，具有較高能量的離域部分電子更容易被激發(fā)，定域部分電子被激發(fā)就

4、相對(duì)困難。帶隙是一個(gè)激發(fā)態(tài)性質(zhì)，主要決定于離域部分電子。對(duì)于不同類(lèi)型的ANB8-N二元半導(dǎo)體，本論文建立了帶隙與體積模量之間的定量關(guān)系。本文將帶隙與鍵體積的比率μ定義為化學(xué)鍵的激發(fā)能量密度，用來(lái)表示化學(xué)鍵上離域部分電子抵抗壓縮變形的能力。μ和B之間線性關(guān)系的斜率與該類(lèi)材料的陽(yáng)離子的價(jià)態(tài)和配位數(shù)相關(guān)。通過(guò)考慮陽(yáng)離子d態(tài)效應(yīng)，獲得了定量計(jì)算三元黃銅礦半導(dǎo)體帶隙的線性關(guān)系，與實(shí)驗(yàn)帶隙值吻合得較好，表明本文的觀點(diǎn)揭示了帶隙與體積模量之間的內(nèi)在聯(lián)