第 14 族氮化物化合物的全电子 GW 准粒子能带结构

我们利用密度泛函理论（结合局域密度近似）和 GW 近似，研究了尖晶石相（$\gamma$-M$_3$N$_4$，其中 M= C, Si, Ge 和 Sn）和$\beta$相（$\beta$-M$_3$N$_4$，其中 M= Si, Ge 和 Sn）中的第 14 族氮化物（M$_3$N$_4$）。首先在全势线性化缀加平面波框架内计算了这些系统的 Kohn-Sham 能量，然后使用单次激发 G$_0$W$_0$计算进行修正，该计算已在修改版的 Elk 全势 LAPW 代码中实现。我们发现尖晶石型氮化物$\gamma$-M$_3$N$_4$（M= Si, Ge 和 Sn）在$\Gamma$点具有直接带隙。相应的 GW 修正带隙与实验结果一致。我们还发现，即使系统包含半芯$d$电子，采用和不采用等离激元极点近似的 GW 计算给出的结果也非常相似。由于具有可调谐的直接带隙，这些尖晶石型氮化物是潜在光电子应用的新型材料。