無機材料的帶隙與體積模量研究.pdf

1、無機材料在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應用，因此它們受到了廣泛的關注。帶隙（Eg）和體積模量(B)分別是反映材料光電和機械性質的重要參數(shù)。多年以來，大量的理論工作致力于揭示帶隙和體積模量的本質，同時也包括帶隙和體積模量的模擬計算;當然也有大量的實驗工作主要涉及到材料帶隙和體積模量的數(shù)值測量。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程中的接觸荷載會嚴重地影響其制成器件的光電性質，因此同樣需要很好的理

2、解材料的機械性質。材料的宏觀性質主要是由組成原子和化學鍵性質決定的，它們可通過電負性來有效的反映。基于電負性的觀點，研究者們已經(jīng)成功地開展了很多關于材料性質和材料設計的工作。
　　本論文通過使用與電負性相關的體積模量和帶隙模型，計算了氧化鋅基合金包括BexZn1-xO、MgxZn1-xO、CaxZn1-xO和CdxZn1-xO在整個摻雜濃度范圍內（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，而對于MgxZn1-xO和CaxZn1-xO則有相反的變化趨勢?；趯w積模量和帶隙的本質分析，本文提出體積模量與化學鍵上的價電子密度相關，而帶隙則強烈的依賴組成原子詳細的化學鍵行為。
　　從化學鍵的觀點出發(fā)，本文提出總的價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盆區(qū)域的電子，具有相對較高的能量。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、相對困難。帶隙是一個激發(fā)態(tài)性質，主要決定于離域部分電子。對于不同類型的ANB8-N二元半導體，本論文建立了帶隙與體積模量之間的定量關系。本文將帶隙與鍵體積的比率μ定義為化學鍵的激發(fā)能量密度，用來表示化學鍵上離域部分電子抵抗壓縮變形的能力。μ和B之間線性關系的斜率與該類材料的陽離子的價態(tài)和配位數(shù)相關。通過考慮陽離子d態(tài)效應，獲得了定量計算三元黃銅礦半導體帶隙的線性關系，與實驗帶隙值吻合得較好，表明本文的觀點揭示了帶隙與體積模量之間的內在聯(lián)