Elastic and electronic properties of hexagonal rhenium sub-nitrides Re3N and Re2N in comparison with hcp-Re and wurtzite-like rhenium mononitride ReN
最近，两个新的六方晶系亚氮化物Re 3 N和Re 2N，它们属于已知的4d，5d重金属的富金属（M/N > 1）氮化物的相当罕见的组，已经被成功地合成，并且它们作为超不可压缩材料的潜在的技术应用已经被提出。在这项工作中，我们提出了一个详细的从头算研究的新的六方亚氮化物相比，六方Re和纤锌矿状的六方单氮化物ReN，与这些六方系统的弹性，电子性能和化学键的Re/N的化学计量比的函数的趋势进行评估：Re \rightarrow Re 3 N \rightarrow Re 2 N \rightarrow Re N。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of wurtzite and zinc-blende AlN
从理论和实验上研究了AlN在纤锌矿相和Zn-Al 2 O3相中的电子结构。用X射线发射光谱法测定了Al 3 p、Al 3s和N 2 p的谱密度。在密度泛函理论的框架下，用全势线性缀加平面波方法计算了相应的局域和部分理论态密度，以及总态密度和能带结构.实验光谱与理论态密度之间有较好的一致性，表明沿价带有大量的价态杂化。实验和理论DOS之间的差异，出现对高结合能，归因于低估的价带宽度的计算。纤锌矿相和锌尖晶石相之间的差异很小，反映了两相原子排列之间的微小变化。
2003-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Local Density Approximation Description of Electronic Properties of Wurtzite Cadmium Sulfide (w-CdS)
计算了纤锌矿型硫化镉的电子和相关性质。我们的从头算，非相对论计算采用局域密度泛函近似（LDA）势和原子轨道的线性组合（LCAO）。根据Bagayoko，Zhao和Williams（BZW）方法，我们自洽地求解了Kohn-Sham方程和根据占据态的波函数给出基态密度的方程。我们计算的直接带隙为2.47 eV，在这一点上，与实验非常吻合。计算出的态密度和电子有效质量也是如此。特别是，我们的研究结果再现了导带态密度的峰值，在实验的不确定性。
2010-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced band alignment in wurtzite-zincblende InAs heterostructured nanowires
我们研究了纤锌矿-锌钛矿多型InAs异质结构纳米线的能带排列，采用温度依赖的共振拉曼测量。研究了具有两种不同纤锌矿组分的纳米线。在共振拉曼测量中使用可见光激发波长，我们探测这些半导体纳米线的布里渊区（E $_{1}$间隙）的高对称点附近的电子能带对准。在晶体结构中的应变，从声子模式的位移，解释了观察到的带排列在纤锌矿-氧化锌界面。我们的实验结果进一步支持这种周期性异质结构界面的电子结构计算。
2015-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Band Structure Calculation of Wurtzite CdS Using GGA and GGA+U functionals
采用密度泛函理论，在广义梯度近似（GGA）和Hubbard修正（GGA+U）下，对CdS的纤锌矿（wz）结构进行了分析.总能量收敛评估进行了有关的能量截止（cutwfc）和k点采样。采用基于Broyden Fletcher Goldfarb Shanno（BFGS）优化算法的总能量和力最小化过程计算wz-CdS的几何优化。体积模量和晶格参数估计，以确保计算的准确性。分析了wz-CdS的电子能带结构、态密度和投影态密度。能带结构计算表明CdS为直接带隙半导体。通过改变Cd和S的价轨道U参数，改变了CdS的电子关联。电子关联的改变导致带隙收敛到实验值2.4 eV。U参数的改变对带边附近的态密度有很大的影响。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of indium arsenide in the wurtzite phase: structural, electronic and optical properties
大多数III-V族半导体，其作为块体材料获得锌-尖晶石相，当以纳米线的形式生长时采用亚稳态纤锌矿相。这些是具有新的光学性质的新半导体，特别是与在锌-镍相中生长的半导体相比，具有不同的电子带隙。最近测量了纤锌矿型InAs在布里渊区γ点处的电子能隙（E_0），在低温下E_0 = 0.46eV。布里渊区的A点（相当于锌层结构中的L点，E1）的电子能隙最近也基于共振拉曼散射实验获得。本文采用全势线性缀加平面波方法，考虑自旋轨道相互作用，计算了InAs在Zn 2+和纤锌矿相中的能带结构。通过修正的Becke-Johnson交换关联势提高了电子带隙。E0和E1能隙都与实验非常吻合。从计算中，晶体场分裂为0.122 eV和自旋轨道分裂为0.312 eV（在锌掺杂InAs的实验值为0.4 eV）已获得。最后，我们计算了InAs的介电函数在锌云母和纤锌矿相，并给出了比较讨论。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electron study of InAs and GaAs wurtzite: structural and electronic properties
首次在密度泛函理论（DFT）的框架内研究了InAs和GaAs化合物纤锌矿相的结构和电子性质。我们使用全势线性缀加平面波（LAPW）方法和局域密度近似（LDA）的交换和相关，并比较相应的赝势计算的结果。从结构优化的纤锌矿多晶型的InAs，我们发现，c/a比是略大于理想的，内部参数u/c的值略小于理想的。在全电子方法中，与闪锌矿相相比，纤锌矿多晶型物的每InAs对平衡体积较小，结合能较高，而在伪处理中情况相反。然而，能量差小于标准密度泛函代码（~30 meV）的准确性，并且无法对两相的相对稳定性进行理论预测。为了研究使用LDA计算作为多体计算的激发特性的起点的可能性，我们在这里也提出了这些材料的能带结构。计算了有和没有相对论效应的能带。在InAs中，我们发现两种多晶型物的能隙是正的，当从非相对论计算获得时，否则为负。对于这两个半导体，我们确定的锌-铁电和纤锌矿相的自旋轨道分裂，以及新的纤锌矿多晶型物的晶体场分裂。
2007-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallicity of Wurtzite NiO and ZnO/NiO (0001) Interface: First Principles Simulation
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了纤锌矿ZnO/NiO（0001）界面的结构、电学和磁学性质.用密度泛函理论（DFT+U）方法研究了ZnO/NiO（0001）界面上纤锌矿型NiO（w-NiO）的半金属行为。通过对态密度、电荷布居和磁矩的分析，发现半金属性在界面附近减弱，但界面效应十分局域化。在界面上，系统保持铁磁基态，就像大块w-NiO一样。基于对外延生长情况的模拟，我们预测w-NiO是一种很有前途的自旋极化电流注入电极。
2011-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Calculated Electronic and Related Properties of Wurtzite and Zinc Blende Gallium Nitride (GaN)
本文报道了纤锌矿和锌镓氮化镓（w-GaN，zb-GaN）的计算、电子和相关性质。我们采用局域密度近似（LDA）势和原子轨道线性组合（LCAO）形式。这种形式主义的实现遵循Bagayoko，Zhao和Williams（BZW）方法，并由Ekuma和Franklin（BZW-EF）进行了改进。计算出的电子和相关性能，为两种结构的GAN，是在良好的协议与相应的，实验数据，不同于大多数以前的从头计算结果利用密度泛函理论（DFT）的潜力。这些结果包括两种结构的电子能带，总态密度和分态密度（DOS和pDOS），以及有效质量。对于w-GaN，计算的带隙为3.29 eV，与实验一致，并且比大多数先前的从头算DFT结果平均大1.0 eV。类似地，对于室温晶格常数，zb-GaN的2.9eV的计算带隙是最接近实验值的从头算DFT结果。
2014-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Hubbard term correction on the structural parameters and electronic properties of wurtzite Zn
研究了Hubbard在位库仑修正对纤锌矿ZnO结构参数和价能态的影响。由于Znd态和Op态杂化修正引起的结构参数的变化，必须确定合适的Hubbard项参数才能准确预测ZnO的性质。采用LDA+ ${U}$方法，对Zn 3d态和O 2 p态分别采用$U_p$和$U_p$进行Hubbard修正，结果表明，所有Hubbard参数都低估了晶格常数. $U_d$和$U_p$修正项的结合使得纤锌矿ZnO的禁带宽度达到了实验值。除了预测准确的带隙值之外，还选择具有d带的正确定位和准确带宽的成对的$U_p$和$U_p$参数。然而，振动特性的检查，发现估计的伽马声子频率和实验值之间的不匹配。在LDA+ ${U}$计算中，仅根据电子能带性质选择Hubbard项不能保证振动描述的准确性.
2017-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-Confined Stark Effect in polar and nonpolar Wurtzite InN/GaN Heterostructures: Influence on Electronic Structure and Compensation by Coulomb Attraction
本文系统地分析了极性和非极性纤锌矿-InN/GAN量子点的电子结构及其由于本征场引起的量子限制Stark效应而引起的电子结构变化。这是通过将连续弹性理论与经验紧束缚模型相结合来描述这些氮化物系统中的弹性和单粒子电子性质来实现的。在此基础上，采用多体处理方法确定了光吸收谱。光学跃迁的效率取决于库仑相互作用和量子限制斯塔克效应之间的相互作用。我们引入了一个有效的限制势，它代表了电子结构的影响下的固有极化场和计算所需的库仑相互作用的强度，以减少电子和空穴的分离。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wurtzite vs rock-salt MnSe epitaxy: electronic and altermagnetic properties
本文通过从头计算与分子束外延实验，首次发现纤锌矿相MnSe具有高于室温的交变磁自旋劈裂，并证明缓冲层选择可控制MnSe薄膜相，拓展了交变磁性材料体系。
2023-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Engineering direct-indirect band gap transition in wurtzite GaAs nanowires through size and uniaxial strain
采用第一性原理计算研究了纤锌矿GaAs纳米线[0001]方向的电子结构。结果表明，当纳米线直径小于28 μ m时，GaAs纳米线的带隙发生了由直接到间接的转变。对于具有间接带隙的薄GaAs纳米线，发现如果施加适度的外部单轴应变，可以将带隙调节为直接带隙。拉伸和压缩应变都可以触发间接到直接的间隙转变。带隙转变的临界应变由导带中两个态的能量交叉决定。
2012-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Precise Radiative Lifetimes in Bulk Crystals from First Principles: The Case of Wurtzite GaN
氮化镓（GAN）是固态照明的关键半导体，但其辐射过程尚未完全了解。在这里，我们展示了准确计算大块单轴晶体辐射寿命的第一原理方法，重点关注纤锌矿GAN。我们计算的辐射寿命在100 K以下与实验非常一致。我们表明，考虑到激子（通过Bethe-Salpeter方程）和自旋-轨道耦合，包括激子精细结构计算准确的辐射寿命是必不可少的。激子解离成自由载流子的模型使我们能够计算辐射寿命到室温。我们的工作使精确的辐射寿命计算III-氮化物和其他各向异性固态发射体。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electroacoustic properties of wurtzite (Al,Sc)N
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了具有亚稳纤锌矿结构的氮化钪铝晶体Al $_{1-x}$ Sc $_x$ N的电声性质.我们提取电声器件设计相关的材料性能数据，即弹性和压电常数的全张量。原子模型的构建和分析的各种Sc浓度$0\le x\le50$ %。通过拟合从不同无序原子配置的平均过程中获得的数据，提取的钪浓度的材料特性的函数依赖性。我们给出了一个解释所观察到的弹性软化和异常增加的压电响应作为Sc含量的函数的元素具体分析的键长和键角。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Quadruple-well ferroelectricity and moderate switching barrier in defective wurtzite α-Al2S3: a first-principles study
该研究通过第一性原理计算发现，阳离子空位有序的纤锌矿 α-Al2S3 具有单轴四阱铁电性和较低开关势垒，应变与 Ga 掺杂还可进一步降垒。
2024-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of the stability and electronic properties of wurtzite and zinc-blende BeS nanowires
本文采用第一性原理平面波赝势方法研究了具有三角形和六边形截面的纤锌矿（WZ）和锌尖晶石（ZB）相的硫化铍纳米线的结构稳定性和电子性质。一个唯象模型被用来解释悬挂键在纳米线稳定性中的作用。与体相相比，直径小于133.3（埃）的ZB-纳米线被发现是不太有利的WZ-纳米线，其中NW刻面上的表面悬挂键（DB）起着重要的作用，以稳定的纳米线。此外，ZB和WZ纳米线被预测为半导体，并且带隙的值取决于表面DBs以及纳米线的尺寸和形状。最后，我们通过计算表面原子以及核和边缘原子的局域态密度进行了原子投影态密度（PDOS）分析。
2009-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-principles study of wurtzite InN$(0001)$ and $(000{\bar 1})$ surfaces
密度泛函计算被用来研究纤锌矿InN $(0001)$和$(000{\bar 1})$表面的各种可能的结构。这些结构包括未重构的表面、具有In或N单层的表面、In或N吸附原子和空位的几种可能的覆盖率和位置。在富N条件下的$(0001)$表面的稳定结构是未重构的In封端的表面，而在富In条件下的稳定表面具有3/4单层的In原子。的InN $(000{\bar 1})$表面的稳定结构对应于在顶部的网站（直接在N原子）在整个范围内的可访问的In（或N）的化学势的完整单层的In原子。对低能结构的原子结构也进行了讨论。
2006-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Energetics, electronic structure and electric polarization of basal stacking faults in wurtzite GaN and ZnO
本文利用 DFT 结合修正 Becke-Johnson 泛函研究纤锌矿 GaN 和 ZnO 中基面堆垛层错的能量、电子结构与极化性质，揭示其带隙降低及极化参数变化趋势。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Electric-Field-Induced Domain Walls in Wurtzite Ferroelectrics
针对纤锌矿铁电体畴壁构型与电子结构不明确的问题，结合透射电镜与理论计算揭示ScGaN中新型带电畴壁及普适电荷补偿机制，实验证明其可重构导电性，为超尺度器件应用奠定基础。
2024-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Predicted band structures of III-V semiconductors in wurtzite phase
虽然非氮化物III-V族半导体通常具有锌钛矿结构，但它们也可以在压力下或当生长为纳米晶须时形成纤锌矿晶体。这使得电子结构计算困难，因为纤锌矿III-V族半导体的能带结构的特征很差。我们用可转移的经验赝势计算了九种纤锌矿相III-V族半导体的电子能带结构。我们发现所有的材料都有直接的间隙。我们的结果显着不同，从早期的{ \it从头计算}计算，和实验结果可用（InP，InAs和GaAs），我们计算的带隙是在很好的协议。我们制表的能量，有效质量，线性和立方Dresselhaus零场自旋分裂系数的区域中心状态。大的零场自旋分裂系数，我们发现可能会导致新的功能设计的设备，操纵自旋自由度。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ab-Initio computations of electronic and transport properties of wurtzite aluminum nitride
我们报告的结果，从几个从头算，自洽计算的电子和输运性质的纤锌矿氮化铝。我们的计算利用了局域密度近似（LDA）势和高斯轨道的线性组合（LCGO）。与其他一些密度泛函理论（DFT）计算不同，我们采用了Bagayoko，Zhao和Williams的方法，由Ekuma和Franklin（BZW-EF）增强。BZW-EF方法可验证地导致占据能量的最小值;这些最小值、低未占据能量和相关波函数提供了所研究材料的基态的最变分和物理有效的密度泛函理论（DFT）描述。由于Al的多个氧化态（Al $^{3+}$到Al）和N $^{3-}$到N的可用性，BZW-EF方法需要以不同离子种类作为输入的几组自洽计算。作为输入的（Al $^{+3}$ & N $^{3-}$）的结合能比其他输入选择的结合能大1.5 eV;这里讨论的结果来自导致该输入的占据能量的绝对最小值的计算。我们计算的w-AlN在$Γ$点的直接带隙为6.28 eV，与5 K时6.28 eV的实验值非常一致。我们讨论了能带，总的和部分的状态密度，计算，有效质量。
2014-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Polarization properties of wurtzite III nitride indicate the principle of polarization engineering
III族氮化物的自发极化和压电极化显著影响各种III族氮化物基器件的操作。我们报告了第三族氮化物二元和三元合金的自发极化（SP）和压电（PZ）常数与六方参考结构的从头算研究。这些计算的偏振特性为氮化物半导体器件的偏振工程提供了一个深刻的原则，基于此，我们提出了几个异质结，在结处具有接近零的偏振效应，可以潜在地提高光学和功率器件的性能。极化掺杂效应进行了研究，以及从AlN的BAlN分级的极化掺杂效应可以加倍。
2020-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Heterostructure Engineering for Wurtzite LaN
本研究通过第一性原理计算，探究了纤锌矿LaN在异质结构中的晶格匹配、界面束缚电荷及能带对齐，为基于wz-LaN的电子器件开发提供了理论指导。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Effective bond-orbital model of III-nitride wurtzite structures based on modified interaction parameters of zinc-blende structures
提出了一种推导三族氮化物纤锌矿半导体有效键轨道模型的简单理论方法。在该模型中，基于双中心近似，采用锌-铅（ZB）结构的相互作用参数作为WZ结构的初始猜测。因此，III族氮化物WZ半导体的电子能带结构可以通过利用这组参数来产生，所述参数被修改为包括由于三中心积分引起的效应并且与第一性原理计算拟合。详细的半经验拟合过程，用于构建体III族氮化物WZ半导体的EBOM哈密顿量。电子能带结构的体AlN，GAN，和InN与WZ结构的EBOM与修改后的相互作用参数计算和比较从密度泛函（DFT）理论与亚广义梯度近似（mGGA）得到的结果。通过使用遗传算法进一步优化参数集。最后，分析了用最佳拟合参数的模型计算的能带结构和带心附近的电子（空穴）有效质量，并与$\mathbf{k}\cdot \mathbf{p}$模型进行了比较。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferrimagnetism in the [Sc$_{1-x}$V$_x$]C and [Sc$_{1-x} $V$_x$]Si alloys adopting the zinc-blende and wurtzite structures from first-principles
采用第一性原理计算方法研究了[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]C和[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]Si合金的结构、电子和磁性.在平衡岩盐结构中，所有合金都是无磁性的。锌钛矿和纤锌矿结构相对于总能量退化。对于所有的浓度，在这些晶格结构中的合金是半金属与位于自旋下降带的间隙。总自旋矩遵循Slater Pauling行为，在理想ScC和ScSi合金的-1 $μ_B$和理想VC和VSi合金的+1 $μ_B$之间线性变化。对于中等浓度的V和Sc原子具有反平行的自旋磁矩，化合物是半金属亚铁磁体。在临界浓度下，[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]C和[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]Si合金的总自旋-磁矩为零，但C基合金表现出半导体行为，而Si基合金则是半金属反铁磁体。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of orbital and spin-orbit properties of GaAs, GaSb, InAs, and InSb zinc-blende and wurtzite semiconductors
我们采用第一性原理技术，以适当地描述半导体（修改后的贝克-约翰逊势添加到交换相关功能），以获得电子能带结构的锌锗和纤锌矿相的GaAs，GaSb，InAs，和InSb。我们提取相关的价带和导带在区中心的自旋轨道场，通过拟合的自旋分裂所造成的缺乏空间反演对称性的这些大块晶体结构，已知的功能形式-三阶多项式。我们还确定了自旋轨道矢量场（导带）和平均自旋（价带）在动量空间中的取向。我们描述了自旋轨道参数对阳离子和阴离子原子量的依赖性。这些结果应该是有用的自旋输运，自旋弛豫，和自旋光学取向建模的半导体异质结构，以及为现实的研究基于超导体的马约拉纳纳米线，自旋轨道耦合的准确值是必要的。
2016-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Developing a valence force field model for wurtzite semiconductors by exploiting similarities with [111]-oriented zinc blende systems: The case of wurtzite boron nitride, III-N materials and (B,In,Ga)N alloys
Tyndall National Institute（丁达尔国家研究所）；University College Cork（科克大学）
本文提出了一种用于纤锌矿半导体的价力场模型，利用纤锌矿与[111]取向锌_blende结构的相似性，通过解析表达式和最小化程序构建模型，准确重现了纤锌矿III-N材料、BN及(B,In,Ga)N合金的性质。
2025-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of thermal conductivity in Magnesium Selenide(MgSe) with different crystalline phase
硒化镁（MgSe）是一种宽带隙半导体材料，在光电子和能量转换技术中有着广泛的应用。了解MgSe的热导率（k）对于这些应用中热传输的优化设计至关重要。在这项工作中，我们报告的温度和长度依赖的晶格热导率的硒化镁（MgSe）与不同的结晶相，锌，岩盐，纤锌矿和镍砷，使用第一性原理计算。计算结果表明，不同相的MgSe的热导率（k）存在显著差异。观察到的热导率趋势为：kNiAs <k岩盐< kwurtzite <kzincitte。我们的第一性原理计算表明NiAs相的室温低k值为4.5 W/mK-1，纤锌矿相的室温高k值为20.4 W/mK。这些差异解释的声子带隙的振动光谱中的氧化锌和纤锌矿相，抑制散射的声学声子，导致高的声子寿命。
2021-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Wurtzite/Zincblende Crystal Phase GaAs Heterostructures in the Tight Binding Approximation
本文利用兼容闪锌矿与纤锌矿的紧束缚模型计算不同层厚 GaAs 纳米线异质结构的电子能级，解释带隙随阱宽变化的实验现象，并指出典型器件条件接近平带极限。
2023-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Al4SiC4 würtzite crystal: structural, optoelectronic, elastic and piezoelectric properties
提出了新的实验结果支持的理论分析，铝碳化硅（Al4SiC4）。一个国家的最先进的实施密度泛函理论是用来分析实验晶体结构，玻恩电荷，弹性和压电性能。玻恩电荷张量与每个原子的局部成键环境相关。电子能带结构计算包括自洽多体校正。将Al4SiC4材料的性能与其他宽带隙纤锌矿材料进行了比较。通过椭圆偏振法对Al_4SiC_4材料光学性质的研究与理论计算结果的比较，我们得出结论：Al_4SiC_4材料的间接带隙和直接带隙分别为2.5eV和3.2eV。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Correct implementation of polarization constants in wurtzite materials and impact on III-nitrides
热释电材料之间极化不连续性的精确值对于理解和设计异质结构的电子特性至关重要。对于纤锌矿材料，文献中已使用锌的结构作为参考，以确定有效的自发极化常数。我们表明，由于锌结构具有非零的正式极化，这种方法的结果在一个虚假的贡献材料之间的自发极化差异。此外，我们解决了正确的选择“不当”与“正确”的压电常数。对于技术上重要的III族氮化物材料GAN，AlN和InN，我们确定使用一致的参考的层状六方结构和正确选择的压电常数的基础上的极化不连续性，并讨论现有的实验数据的结果。
2016-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Evolution Process of Wurtzite ZnO Films on Cubic MgO (001) Substrates: a Structural, Optical and Electronic Investigation of the Misfit Structures
研究了用分子束外延技术制备的六方晶系ZnO薄膜与立方晶系MgO（001）衬底之间的界面。X射线衍射和（扫描）透射电子显微镜显示，在衬底温度高于200 ℃时，生长遵循单一的[0001]方向;而在衬底温度低于150 ℃时，生长最初沿着[0001]，然后主要改变为[0-332]变体，超过约10 nm的厚度。有趣的是，无论生长温度如何，对于沿着[0001]的生长都出现具有30度旋转角的双畴特征，实验证明了在这种异质外延中出现双旋转畴的理论预测[Grundmann等人，Phys.Rev.Lett. 105，146102（2010）]。通过X射线吸收谱（XAS）分析发现，ZnO薄膜的光学透过率受键长调制引起的生长方向突变的影响较大。XAS结果还显示了导带中的4pxy和4pz态随生长温度的升高而演化。本工作的结果有望促进ZnO在先进光电子领域的应用，并使其与其他不同相的材料集成。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Stacking defects in GaP nanowires: Electronic structure and optical properties
在半导体纳米线的生长过程中，孪晶界的形成是非常常见的。然而，这种平面缺陷对纳米线的电子和光学性质的影响还不是很清楚。在这里，我们使用从头计算模拟和实验技术相结合来研究这些影响。在磷化镓的孪晶边界显示作为一个原子窄平面的纤锌矿相与I型同质结构带对齐。孪晶边界和堆垛层错（纤锌矿相的较宽区域）导致在光致发光研究中观察到的浅陷阱态的引入。这些效应应该对基于MEMS器件的效率产生深远的影响。
2019-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric Electron-Phonon Interaction from Ab Initio Dynamical Quadrupoles: Impact on Charge Transport in Wurtzite GaN
$e$ -ph相互作用的第一性原理计算正在成为电子结构理论的支柱。然而，目前的做法是不完整的。压电（PE）$e$ -ph相互作用是一种非中心对称极性材料中声学声子的长程散射机制，目前还没有精确的描述。目前的计算包括短程$e$ -ph相互作用（通过插值获得）和极性材料中的偶极类Fröhlich长程耦合，但缺乏重要的声学模式和PE材料的四极效应。在这里，我们推导并计算了动态四极子引起的长程$e$ -ph相互作用，并应用此框架研究了PE材料纤锌矿GAN中的$e$ -ph相互作用和载流子迁移率。我们表明，四极子的贡献是必不可少的，以获得准确的$e$ -ph矩阵元的声学模式，并计算PE散射。我们的工作解决了从第一性原理正确计算$e$ -ph相互作用的声学模式的突出问题，并使$e$ -ph耦合和电荷输运在PE材料的研究。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci
High temperature decomposition and age hardening of single-phase wurtzite Ti$_{1-x}$Al$_{x}$N thin films grown by cathodic arc deposition
本文结合实验与第一性原理计算，揭示阴极电弧沉积单相纤锌矿Ti$_{1-x}$Al$_{x}$N薄膜在高温退火后发生调幅分解，形成富Ti/富Al纳米调制结构并产生1-2 GPa时效硬化。
2023-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-principles calculation of the thermodynamics of In$_x$Ga$_{1-x}$N alloys: Effect of lattice vibrations
采用第一性原理密度泛函方法计算了纤锌矿和锌掺杂\InGaN合金的热力学性质。特殊的准随机结构被用来描述无序合金，为$x= 1/4, 1/2$，和3/4。通过声子谱的第一性原理计算，考虑了半导体合金相图计算中通常忽略的晶格振动对相图的影响。晶格振动的包含导致有序-无序临界温度的大幅度降低（分别为纤锌矿和锌纤锌矿结构的$\sim 29$ %和$\sim 26$ %），并通过竞争相的熵的变化改变溶解度和旋节曲线的形状。忽略这种效应，在复杂有序半导体化合物的相图中会产生很大的误差。纤锌矿结构的相分离的临界温度为1654 K（1771 K）。预测的相图与MOCVD \InGaN \膜的实验测量结果一致。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Polytypic nanowhiskers: electronic properties in the vicinity of the band edges
纳米晶须的技术应用的兴趣日益增加，导致观察到的锌共混物/纤锌矿多型性。多型纳米晶须也可以通过它们的特性在光学和电子器件的设计中发挥重要作用。在这项工作中，我们提出了一个理论模型来计算多型锌混合物/纤锌矿结构的带边附近的电子性质。我们的配方是基于$\vec{k} \cdot \vec{p}$方法连接的两个不同的结晶相的界面中的不可约表示的群论参数。通过分析$Γ$点的态组成和包络函数的重叠积分，预测了与实验光致发光光谱一致的能量跃迁。
2011-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak effects of electron-phonon interactions on the lattice thermal conductivity of wurtzite GaN with high electron concentrations
本文揭示超高电子浓度下电子-声子相互作用对n型GaN晶格热导率影响很弱，Fröhlich相互作用可忽略，并借助费米面嵌套函数解释其与p型GaN的差异，结论可推广至其他宽禁带半导体。
2024-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Machine-Learned Atomic Cluster Expansion Potentials for Fast and Quantum-Accurate Thermal Simulations of Wurtzite AlN
Tsinghua University（清华大学）；University of Oxford（牛津大学）
本文基于原子簇展开框架开发了机器学习原子间势，用于快速且量子精度地模拟纤锌矿AlN的声子输运与热导率，并揭示了双轴应变对其热导率的重要调控作用。
2024-01-21 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.comp-ph
As vacancies, Ga antisites and Au impurities in Zincblende and Wurtzite GaAs nanowire segments from first principles
本文利用密度泛函理论计算了GaAs纳米线中的点缺陷。这些问题主要来自于纳米线在不同于用于薄膜或块状GaAs的条件下的生长，例如锌钛矿和纤锌矿多型体的共存、金颗粒作为催化剂的使用以及砷限制的生长制度。因此，我们对ZB和WZ GaAs晶体中As空位、Ga_As反位和Au杂质进行了密度泛函计算。我们的研究结果表明，砷空位可以扩散的ZB GaAs晶体内的迁移势垒为~1.9 eV。在WZ GaAs中，发现As空位扩散是各向异性的，在ab平面中具有1.60至1.79 eV的低势垒（取决于掺杂条件），而沿着c轴扩散具有2.07至2.44 eV的较高势垒。Au杂质的形成能一般比As空位或Ga_As反位的形成能低得多。因此，Au杂质将是Au催化纳米线生长中形成的主要缺陷。此外，我们发现，它是积极更有利的1至2 eV的Au杂质取代晶格Ga原子比晶格As原子在GaAs中。发现在ZB GaAs中的晶格Ga原子的Au替代缺陷在带隙的下半部分中产生电荷转移能级。当我们计算的能级为E_v + 0.22eV时，考虑到密度泛函的不精确性，我们的计算结果与实验结果（E_v + 0.4eV）符合得很好。
2013-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Multiband effective bond-orbital model for nitride semiconductors with wurtzite structure
一个多带经验紧束缚模型与纤锌矿结构的III族氮化物半导体已被开发和应用到体系统和嵌入式量子点。作为一个最小基组，我们假设一个s轨道和三个p轨道，定位在六角Bravais晶格的单位晶胞，从其中形成一个导带和三个价带。非零矩阵元素的第二个最近的邻居考虑。确定这些矩阵元素，使得得到的紧束缚能带结构再现已知的伽玛点参数，其也用于最近的kp处理。此外，紧束缚能带结构也可以拟合到从实验或从第一原理计算已知的布里渊区边界的其他特殊对称点处的能带能量。在本文中，我们描述了参数化的细节，并提出了由此产生的紧束缚能带结构的块状GAN，AlN，和InN与纤锌矿结构。作为纳米结构的第一个应用程序，我们目前的结果嵌入在GAN矩阵的透镜形InN量子点的单粒子电子特性。
2010-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Insulators in Hexagonal Wurtzite-type Binary Compounds
基于第一性原理计算，我们在六方纤锌矿型二元化合物中提出了新的拓扑绝缘体。结果表明，AgI和AuI是三维拓扑绝缘体，在费米能级上具有自然开的带隙。从能带反转机制的角度来看，这类新的拓扑绝缘体与HgTe类似，具有s（γ 6）- p（γ 8）能带反转。我们的研究结果有力地支持了自旋轨道耦合不是能带反转机制的一个重要因素，相反，它是导致所研究的拓扑绝缘体形成全局带隙的主要原因.我们进一步从理论上探索了用两种类型的菌株调整所研究化合物的拓扑顺序的可行性。结果表明，单轴应变对能带反转行为有着极其显著的影响，这为诱导拓扑相变提供了一条有效途径。
2013-03-28 cond-mat.mtrl-sci
From wurtzite nanoplatelets to zinc blende nanorods: Simultaneous control of shape and phase in ultrathin ZnS nanocrystals
超薄半导体纳米晶（NC）由于其独特的物理化学性质如强量子限制、大的表面积体积比和巨振子强度而受到越来越多的关注，其中至少一维小于其激子玻尔半径。这些优异的性能高度依赖于半导体NC的形状和晶相。纳米粒子的形状和相态的微小变化可以引起其性质的显著变化。因此，可控地合成半导体NC至关重要。在这里，我们不仅展示了强大的定义良好的ZnS纳米片（NPLs）与激子吸收和发射的合成，而且精确的形状和相位控制的ZnS NC的基础上的软模板策略。我们的方法的关键特征是硫前体量的调节，导致在中等温度（150度）下纤锌矿（WZ）ZnS NPL和锌尖晶石（ZB）ZnS纳米棒（NR）之间的同时形状/相变。紫外-可见吸收光谱和光致发光（PL）光谱显示了WZ-ZnS NPL和ZB-ZnS NRs之间非常不同的光学性质。WZ-ZnS NPL的UV-vis吸收光谱清楚地表现出在ZB-ZnS NR中未观察到的尖锐的激子峰。此外，光致发光特性表明，WZ-ZnS纳米线具有窄的激子发射峰（292 nm），而ZB-ZnS纳米线则具有宽的集体发射带（335、359、395和468 nm）。用密度泛函理论（DFT）模拟了ZnS纳米线吸收光谱中的带间电子跃迁，解释了激子特征的出现.所提出的简单有效的合成策略为进一步合成具有形状和相位控制的纳米晶体开辟了一条新的途径，用于电子学和光子学的高级应用。
2019-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Systematic comparison of approximations and functionals in first-principle calculations of aluminum-based III-V ferroelectric nitrides
University of Arkansas（阿肯色大学）；Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）；National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CentraleSupélec（中央苏佩雷勒高等电信学院）
通过比较虚拟晶体近似和特殊准随机结构以及多种泛函，系统评估了化学无序和交换关联近似对Al1-xScxN和Al1-xBxN结构、铁电和电子性质预测的影响，发现SQS结合SCAN泛函提供最一致的理论框架。
2026-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Realistic multiband k.p approach from ab initio and spin-orbit coupling effects of InAs and InP in wurtzite phase
基于非氮化物III-V族化合物的半导体纳米线可以在一定的生长条件下合成，以有利于纤锌矿晶相的出现。尽管文献中报道了这些纤锌矿化合物的从头算能带结构，但我们仍然缺乏有效的多带模型和参数集，可以简单地用于研究此类系统的物理性质，例如，在量子限制效应下。为了解决这一问题，我们采用从头计算方法计算了纤锌矿相InAs和InP的能带结构，并提出了一个8 $\times$ 8 k.p哈密顿量来描述$Γ$点附近的能带.我们表明，我们的k.p模型是强大的，可以拟合描述的从头算能带结构的重要特征。由于纤锌矿晶体中缺乏反转对称性而产生的自旋分裂效应的正确描述，是通过在哈密顿量中的$k$依赖的自旋轨道项得到的，而这在文献中常常被忽略。对于面内自旋期望值，所有能带都显示出类似Rashba的自旋织构。我们还提供了态密度和载流子密度作为费米能量的函数。或者，我们显示的导带的分析描述，有效的接近$Γ$点。相同的拟合过程应用于6 $\times$ 6价带哈密顿量。然而，我们发现，最可靠的方法是8 $\times$ 8 k.p哈密顿量的两种化合物。我们在本文中开发的k.p哈密顿量和参数集提供了一个可靠的理论框架，可以很容易地应用于研究InAs和InP基纳米结构的电子，输运，光学和自旋性质。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Electric field effect on the thermal conductivity of wurtzite GaN
氮化镓（GAN）是一种宽禁带半导体材料，由于其高电子迁移率和高击穿电压，在电力电子器件中得到了广泛的应用。其相对较高的热导率使GAN成为此类应用的有利材料，其中散热是器件效率和长期稳定性的主要问题。然而，在GaN基晶体管中，有源区可以承受极强的电场，场效应对热输运性质的影响迄今为止很少引起关注。在这项工作中，我们采用第一性原理方法来研究纤锌矿GAN的声子性质的存在下，沿不同的晶体方向施加的近击穿电场。我们发现，电场通过影响键的刚度和离子性以及晶体的对称性，显着改变热导率，虽然它对声子色散的影响很小。面外电场的存在增加（降低）了平行于（垂直于）电场的热导率，这归因于Ga-N键刚度和离子性的不同变化。当施加面内电场时，沿所有方向的热导率的大幅度降低归因于增强声子-声子散射的晶体对称性破缺。我们的研究提供了深刻的见解极端外部电场的影响声子输运性质的宽禁带半导体。
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure studies of Fe- ZnO nanorods by x-ray absorption fine structure
采用共沉淀法合成了多晶Zn_{1-x} Fe_xO（x = 0.0，0.01，0.03和0.05）纳米棒，利用X射线吸收精细结构（XAFS）研究了其电子结构. X射线衍射（XRD）结果表明，Fe掺杂ZnO晶体为单相纤锌矿结构，无第二相。从XRD图谱中观察到，随着Fe掺杂，峰位置向低2θ值移动。随着Fe含量的增加，峰位置的变化清楚地表明Fe离子正在取代ZnO基质中的Zn离子。Fe K边的线性组合拟合（LCF）表明Fe以混合价态（Fe 3 +/Fe 2+）存在，Fe 3+：Fe 2+的比例约为7：3。利用IFEFFIT和Artemis对XAFS数据进行了拟合。结果表明，Fe以四面体对称的方式取代了ZnO基体中的Zn位.
2009-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant spontaneous polarization in zincblende III-V semiconductors
本文论证层状六方结构是纤锌矿自发极化计算的唯一正确参考，并据此发现闪锌矿III-V半导体自发极化约为纤锌矿的三倍，推翻其为零的旧假设。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of ground- and excited-state properties of MgO, ZnO, and CdO polymorphs
采用基于密度泛函理论的从头计算赝势方法，采用广义梯度交换和关联修正以及投影增强波，研究了MgO，ZnO和CdO在岩盐，氯化铯，氧化锌和纤锌矿结构中的结构，能量，电子和光学性质.在MgO的情况下，我们还研究了砷化镍结构和石墨相。研究了岩盐（MgO，CdO）和纤锌矿（ZnO）基态相在静水压力和双轴应变下的稳定性。我们还提出了所有多晶型物的能带结构以及伴随的介电函数。我们讨论了基态几何形状和基本间隙与氧化物中的第II族阳离子的大小的异常化学趋势的物理原因。的浅Zn3d和Cd4d电子的作用是严格审查。
2006-07-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the phase competition, mechanical and piezoelectric properties of pseudo-binary (SiC)(AlN) alloy
Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）
本研究通过第一原理方法研究伪二元(SiC)(AlN)合金的相竞争、机械和压电性质，分析其在BAW滤波器中的性能。
2025-12-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of boron containing GaN alloys: The role boron atom clustering
本文采用经杂化泛函基准校验的mBJ DFT，研究B含量至7.4%的（B,Ga）N合金，揭示B原子团簇通过价带局域化、应变与极化场显著影响带隙，且团簇微结构取向作用关键。
2023-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Comments on "Band gap and band parameters of InN and GaN from quasiparticle energy calculations based on exact-exchange density-functional theory" [Appl. Phys. Lett. 89, 161919 (2006)]
忽略了Rinke等人对纤锌矿和立方InN以及纤锌矿GAN的带隙的一些先前的密度泛函计算[Appl.Phys.Lett. 89，161919，2006]导致了相对于密度泛函理论（DFT）描述这些材料的电子性质的局限性的不准确和误导性的陈述。这些评论是针对这一声明提出的。特别是，他们表明，一些局域密度近似（LDA）计算已经正确地描述或预测这些系统的电子和相关性质[物理评论B 60，1563，1999;应用物理杂志96，4297，2004和97，123708，2005]。这些成功的计算自洽地解决了定义LDA的方程组，即，Kohn-Sham方程和根据占据态的波函数给出基态电荷密度的方程。
2011-02-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles band alignment engineering in polar and nonpolar orientations for wurtzite AlN, GaN, and B$_x$Al$_{1-x}$N alloys
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文通过密度泛函理论等方法计算了B$_x$Al$_{1-x}$N在不同取向下的能带对齐，发现低xB$_x$Al$_{1-x}$N/AlN具有近零价带对齐，高xB$_x$Al$_{1-x}$N则呈现I型或II型对齐，为高电子迁移率晶体管和紫外发光二极管设计提供指导。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
