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二元四面体半导体的键合拉伸和键合弯曲力常数
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二元四面体半导体的键合拉伸和键合弯曲力常数

浏览数量:22     作者:本站编辑     发布时间: 2018-09-19      来源:本站

 介绍

  由于它们的技术和科学重要性,已经广泛研究了用于mula AN B8-N的四面体配位的半导体化学品。大多数用于现代微电子工业的半导体具有闪锌矿晶体结构。具有闪锌矿结构的晶体范围从原铁和锌矿物到人造GaN和BN半导体。原子结构中特定的全向三角化性质给出了这些材料独特的物理特性。在过去几年中,对闪锌矿(AIIIBV和AIIBVI)的结构,机械和光学性质进行了大量的实验和理论工作。半导体[1-4]。四面体半导体的键合拉伸力常数(以N / m为单位)和键合弯曲力常数(以N / m为单位)是研究的重要参数,因为这些半导体具有潜力应用于各种光电子器件,如集成电路,探测器,激光器,发光二极管,调制器和滤波器。使用Keating [5]的价力场模型,锌的弹性性质Martin [6]和其他几位研究人员分析了具有闪锌矿结构的闪锌矿固体[7,8]。理论和实验之间在评估振动模式方面存在相当大的差异从弹性常数数据导出的模型参数的基础。目前,可获得的弹性常数数据更可靠,与Martin [6]得到的数据不同。据马丁分析的贡献已经根据宏观有效电荷描述了弹性常数的库仑力,该宏观有效电荷负责横向和纵向光学模式的分裂。 Lucovsky等。 [9],已经指出了马丁关系是不正确的,库仑力对弹性常数和横向光学频率的贡献必须用局部有效电荷来描述,这与宏观上不同有效收费。 Neumann [10-14]扩展了Keating模型,考虑到局部有效电荷,考虑了长距离库仑力和偶极 - 偶极相互作用,分析了二元和三元的振动特性。具有闪锌矿结构的化合物。 Neumann [10-14]已经取得了键离子性(fi)的实验值[8],以确定相关的常数用方程式。 Karch和Bechstedt [15]给出了BN和AlN半导体晶格动力学的ab initio计算。 Kumar [16]根据固体的等离子体能量扩展了Neumann模型,因为,等离子体能量取决于价电子的数量。然后,诸如化合价,经验半径,电负性,离子性和等离子体能量等理论概念是有用的[17,18]。这些概念直接与之相关化学键的特征因此提供了解释和分类分子和固体的许多基本性质的手段。

  最近,作者[19-24]利用固体的离子电荷理论计算了电子,机械和光学性质。这是因为离子电荷取决于价电子的数量,当金属形成化合物时会发生变化。因此,我们认为有必要对键的拉伸力常数(α,单位为N / m)和键合弯曲力常数(β,单位为N / m)给出另一种解释。闪锌矿(AIIIBV和AIIBVI)结构固体。

粘接拉伸和粘接弯曲(1)

  理论,结果和讨论键拉伸(α)和键弯曲(β)力常数取决于从晶格振动数据获得的最近邻距离。这种潜力具有保持排斥和排斥的优点具有相同数学形式的吸引力。 Neu main [10-14]和Harrison [25,26]被描述为最简单的原子间势。这两位作者都被认为是令人厌恶和有吸引力的部分原子间电位由最近邻距离(d)的幂定律描述。这种形式的每对原子总能量的潜力可以写成[11]其中αo和x是常数。另一种形式的潜力是基于摩尔斯潜力。在这种类型的潜力中,排斥和吸引人的术语都是通过最近邻距离的指数函数来描述的。一般莫尔斯潜力的形式由[11]给出图1.在log(α,以N / m为单位)和log d3的曲线图中,AIII BV半导体位于几乎平行于AII BVI半导体线的线上,这取决于离子电荷的乘积。在这个图中所有的实验纽带拉伸力常数值取自[10,11]。其中C和D是常数,它取决于晶体结构,d是Å中最近的长距离。 Z1和Z2分别是阳离子和阴离子上的离子电荷。

  其中A和S是常数,常数的值分别为410和0.2。 Z1和Z2分别是阳离子和阴离子上的离子电荷,d是Å中最近的相邻距离。 A-B键的离子性AIIIBV和AIIBVI半导体。

  在上面的Eqs。 (5)和(6),α在N中是N / m。因为等离子体能量取决于价电子的数量,离子电荷也取决于价电子的数量,当金属形成化合物时,价电子的数量会发生变化。 。该AIIIBV和AIIBVI的键拉伸力常数(α)

  利用fi [27,28]的报告值,Neumann [10]绘制了β/α和(1-fi)之间的图,并且在它们之间获得了线性关系。基于数据点的最小平方ft,已经存在以下关系获得的半导体在相对于最近邻距离绘制时呈现线性关系,但根据化合物的离子电荷产物落在不同的直线上,如图1所示。我们观察到在粘合拉伸力常数(α)和最近邻距离的图中; AIIIBV半导体几乎与AIIBVI半导体生产线平行。从图1可以看出,债券非常明显这些化合物中的拉伸力常数(α)趋势随着最近邻距离的增加而减小,并且根据化合物的离子电荷乘积落在不同的直线上。

  在之前的工作[19-24]中,我们提出了结构,电子,光学和机械性质的简单表达式,如晶格常数(a),异极能隙(Ec),aver年龄能隙(Eg),晶体离子性(fi),介电常数(ε∞),电子磁化率(χ),内聚能(Ecoh),体积模量其中βo= 0.28±0.01是比例常数。

  在之前的研究中,我们已经确定晶体离子性取决于离子电荷和最近邻距离的乘积[21]。 AIIIBV和AIIBVI半导体的键弯曲力常数(β)表现出线性根据化合物的离子电荷乘积绘制相对于最近邻距离的关系,但是落在不同的直线上,如图2所示。我们在粘结弯曲力图中观察到常数(β)和最近邻距离; AIIIBV半导体几乎与AIIBVI半导体生产线平行。从图2可以看出,这些中的键弯曲力常数(β)趋势非常明显根据化合物的离子电荷产物,化合物随最近邻距离的增加而减小,并落在不同的直线上。根据我们先前的研究[21]和图2,和阴离子,分别和d是Å中最近的邻居距离。

粘接拉伸和粘接弯曲(2)

  这些材料的原子间力的详细讨论已在其他地方[5-16]给出,这里不再介绍。使用Eqs。 (10)和(12)AIIBVI和AIIIBV半导体的原子间常数一直是计算。结果列于表1.计算值与早期研究人员报告的值一致[10,11,16]。

  结论

  我们得出结论,任何化合物的离子电荷产物是计算物理性质的关键参数。这些材料的原子间力常数与最近邻距离有很大关系直接取决于离子电荷的乘积。从图。在图1和图2中我们观察到AIIIBV半导体的数据点落在几乎与AIIBVI半导体线平行的线上,这意味着离子束缚主导所有这些化合物。值得注意的是,与先前提出的经验关系相比,所提出的经验关系更容易广泛应用,并且值与实验数据更好地一致。研究人员[5-16]。我们已经合理地成功地使用离子电荷和最近邻距离的乘积来计算键拉伸力常数(α以N / m为单位)和键合弯曲力常数(β以N / m为单位)。锌混合晶体材料。

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