应变工程三元III-V半导体中精确的第一性原理带隙预测
材料科学
2023-07-10 v2
摘要
通过改变化合物中的组分或应变来调控三元III-V半导体的带隙，是光电子材料设计的主要途径。对大量可能目标结构进行实验筛选，因需为每一目标结构优化材料合成而耗费巨大精力。我们提出了一种基于密度泛函理论的方法，能够高效提供作为组分与应变函数的带隙。利用为精确带隙计算设计的特定密度泛函（TB09），结合能带展开过程与特殊准随机结构，我们开发了一种可高效预测带隙的计算协议。该方法的准确性通过与选定实验数据对比得到验证。由此我们绘制了若干重要III-V化合物半导体：GaAsP、GaAsN、GaPSb、GaAsSb、GaPBi与GaAsBi的组分与应变相空间（我们称之为“带隙相图”）。我们展示了这些相图在识别器件设计中最具前景材料方面的应用。此外，我们的计算协议可轻易推广至探索包含所有其他可能III族与V族元素组合的三元III-V材料的广阔化学空间。
引用
@article{arxiv.2302.14547,
title = {Accurate first-principle bandgap predictions in strain-engineered ternary III-V semiconductors},
author = {Badal Mondal and Marcel Kröner and Thilo Hepp and Kerstin Volz and Ralf Tonner-Zech},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.14547},
year = {2023}
}
备注
13 pages, 7 figures, GitHub (https://bmondal94.github.io/Bandgap-Phase-Diagram/)