利用软 X 射线光谱与第一性原理方法研究 GaN 与 Ga 的电子结构
材料科学
2011-12-30 v2 原子物理
计算物理
摘要
通过 N 1s 软 X 射线吸收光谱以及 N K、Ga M1 和 Ga M2,3 发射光谱研究了纤锌矿 GaN 的电子结构与化学成键，并将其与纯 Ga 进行比较。测量结果通过第一性原理密度泛函理论(DFT)计算的光谱进行了解释，计算中包含了偶极跃迁矩阵元和附加的在位库仑相互作用(WC-GGA+U)。在价带顶部 -1.0 至 -2.0 eV 以及更深处的 -5.5 至 -6.5 eV 之间，分别识别出了 Ga 4p - N 2p 与 Ga 4s - N 2p 杂化及化学键区域。此外，在价带底部 -13 至 -15 eV 之间以及 -17.0 至 -18.0 eV 之间，分别出现了 N 2s - N 2p - Ga 4s 与 N 2s - N 2p - Ga 3d 杂化区域。在 GaN 的 Ga M1 和 Ga M2,3 发射光谱中，于 -10 eV 附近还发现了一个带状卫星特征，但该特征在纯 Ga 和计算得到的基态光谱中并不存在。文中讨论了 GaN 与 Ga 光谱特征之间的差异，并将其与能带结构方法计算得到的各杂化区域相联系。
引用
@article{arxiv.1111.6445,
title = {The electronic structure of GaN and Ga investigated by soft x-ray spectroscopy and first-principles methods},
author = {Martin Magnuson and Maurizio Mattesini and Carina Höglund and Jens Birch and Lars Hultman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.6445},
year = {2011}
}
备注
11 pages, 4 figures