单晶ScN结构与电子性质的比较研究

基于DFT框架内的LDA、PBE-GGA、EV$_{ex}$-PW$_{co}$-GGA和EV$_{ex}$-GGA-LDA$_{co}$方案，通过FP-LAPW计算，对RS、ZB、WZ和CsCl相ScN的结构和电子性质进行了比较研究。根据本工作中使用的所有近似，RS相是稳定的基态结构，并在高转变压力下转变为CsCl相。虽然PBE-GGA和EV$_{ex}$-PW$_{co}$-GGA提供了更好的结构特征，如平衡晶格常数和体模量，但只有EV$_{ex}$-PW$_{co}$-GGA和EV$_{ex}$-GGA-LDA$_{co}$给出了RS-ScN的非零、正间接能隙，与实验结果相当。通过EV$_{ex}$-PW$_{co}$-GGA+U$^{SIC}$计算，RS相ScN的间接带隙被放大到相应的测量值，其中Sc局域d轨道的库仑自相互作用和交换关联相互作用通过U势参数进行了校正。EV$_{ex}$-PW$_{co}$-GGA计算也为ZB、WZ和CsCl相ScN的结构和电子特征提供了良好的结果，与文献中可用的理论数据相当。当旨在通过相同的交换关联能量近似计算ScN的结构和电子特征时，EV$_{ex}$-PW$_{co}$-GGA和EV$_{ex}$-PW$_{co}$-GGA+U$^{SIC}$方案被认为是其他方案中最好的。