Al掺杂对Mg2Si介电性质影响的第一性原理研究

• 作者: 周瑞雪 廖杨芳 王善兰 肖清泉 谢泉
• 来源期刊: 原子与分子物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: Al掺杂Mg2Si 第一性原理 形成能 电子结构 介电性质
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 原子分子物理交叉学科
• 页码范围: 1044-1050
• 页数: 7页
• 分类号: O483
• 字数: 3693字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-0364.2018.06.025

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征Mg2Si和Al掺杂Mg2Si的形成能、电子结构和介电函数.结果表明,Al掺杂Mg2Si后,Al以替位杂质(Al替Mg位,即AlMg)或填隙杂质(Al位于晶胞间隙位,即Ali)的形式进入Mg2Si晶格.费米能级进入导带,体系呈n型导电.掺杂后体系的介电函数的实部和虚部在低频时比未掺杂时均增大,主要是由于晶格中的施主杂质Al离子束缚着附近的过剩电子,在外加交变电场的作用下,束缚在Al离子周围的电子要克服一定的势垒不断地往复运动造成松弛极化和损耗.另外,掺杂体系相对于未掺杂体系,介电函数的虚部在0.5 eV附近出现了一个额外的介电峰,该峰主要是由电子从价带跃迁到Al杂质能级引起的.计算结果为Mg2 Si基光电子器件的设计和应用提供了理论依据.