Electronic structure of zinc blende AlN(1-x)$Px alloy has been calculated from first principles. Structural optimisation has been performed within the framework of LDA and the band-gaps calculated with the modified Becke-Jonson (MBJLDA) method. Two approaches have been examined: the virtual crystal approximation (VCA) and the supercell-based calculations (SC). The composition dependence of the lattice parameter obtained from the SC obeys Vegard's law whereas the volume optimisation in the VCA leads to an anomalous bowing of the lattice constant. A strong correlation between the band-gaps and the structural parameter in the VCA method has been observed. On the other hand, in the SC method the supercell size and atoms arrangement (clustered vs. uniform) appear to have a great influence on the computed band-gaps. In particular, an anomalously big band-gap bowing has been found in the case of a clustered configuration with relaxed geometry. Based on the performed tests and obtained results some general features of MBJLDA are discussed and its performance for similar systems predicted.
Upward band gap bowing and negative mixing enthalpy in multi-component cubic halide perovskite alloys
Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado（科罗拉多大学可再生能源与可持续能源研究所）；Department of Materials Engineering, São Carlos School of Engineering, University of São Paulo（圣保罗大学圣卡洛斯工程学院材料工程系）
Valence band-anticrossing in GaP$_{1-x}$Bi$_{x}$ dilute bismide alloys: giant bowing of the band gap and spin-orbit splitting energy
使用椭圆偏振光谱测量GaP $_{1-x}$ Bi $_{x}$ /GaP外延层的$x = 3.7$ %，我们观察到一个巨大的弯曲的直接带隙（$E_{g}^Γ$）和价带自旋轨道分裂能量（$Δ_{\textrm{SO}}$）。在掺入1%Bi的情况下，测量到$E_{g}^Γ$（$Δ_{\textrm{SO}}$）降低（增加）约200 meV（240 meV），对应于从GaP到GaP $_{0.99}$ Bi $_{0.01}$的$Δ_{\textrm{SO}}$的大于四倍的增加。$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$与$x$的演变特征在于强烈的成分依赖性弯曲。我们证明了一个简单的价带-反交叉模型，参数直接从原子的超原胞计算，定量地描述了测量的$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$与$x$的演变。在对比研究良好的GaAs $_{1-x}$ Bi $_{x}$合金，在GaP $_{1-x}$ Bi $_{x}$替代Bi创建本地化的杂质状态，位于积极的GaP主机矩阵带隙内。这导致出现了双杂化状态的光学活性带，解释了$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$的整体大弯曲，特别是对于$x \lesssim 1$ %观察到的巨大弯曲。我们的分析提供了洞察行动的Bi作为一个等价的杂质，并构成了第一个详细的实验和理论分析的GaP $_{1-x}$ Bi $_…
本文用一种快速、实用的方法计算了半导体合金的带隙和能带弯曲参数。该方法是一个介电缩放近似的基础上，一个近似。它增加了一个能移的带隙所提供的局域密度近似（LDA）的密度泛函理论（DFT）。能量位移由高频介电常数的倒数加权的材料无关常数组成。该方法的显著特点是通过紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）的格林函数（GF）在原子球近似（ASA）下快速计算合金的介电常数。当将其应用于高度失配的半导体合金（HMA）（如Zn Te $_x$ Se $_{1-x}$）时，该方法提供了与用LDA计算的带弯曲参数不同的带弯曲参数，这是由于高频介电常数也表现出弯曲。
Strain and composition dependencies of the near bandgap optical transitions in monoclinic (Al$_x$Ga$_{1-x}$)$_2$O$_3$ alloys with coherent biaxial in-plane strain on (010) Ga$_2$O$_3$
采用密度泛函理论（DFT）和广义椭圆偏振光谱（GSE）相结合的方法，研究了$β$ -（Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$）$_2$ O $_3$合金中三个最低带间跃迁能量的弯曲. $β$ $_2$ O $_3$和$θ$ $_2$ O $_3$两者的电子能带结构的DFT计算允许提取合金中能量位移的线性部分，并提供了一种用于量化存在于$β$中的相干应变的作用的方法。在（010）$β$-Ga $_2$ O $_3$衬底上的（Al $_{x}$ Ga $_{1-x}$）$_2$ O $_3$薄膜。用椭圆偏振光谱本征偏振模型方法得到了带间跃迁的能量[A. Mock等人，Rev. B 95，165202（2017）]。在减去应变的影响，这也会导致额外的弯曲和扣除后的线性部分的能量转移，由于合金化，弯曲参数与三个最低的带-带跃迁在单斜$β$ -（铝$_{x}$镓$_{1-x}$）$_2$ O $_3$。
Ab initio calculation of structural and electronic properties of Al$_x$Ga$_{1-x}$N and In$_x$Ga$_{1-x}$N alloys
采用密度泛函理论（DFT）和广义梯度近似（GGA）方法，计算了纤锌矿结构的AlN、GAN、InN及其相关合金Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N和In $_x$ Ga $_{1-x}$ N的结构和电子性质.我们用全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法进行了精确的{ \it ab initio}总能量计算，研究了结构和电子性质.在这两种合金中，我们发现基本参数不遵循Vegard定律。发现Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N合金的晶格参数$a, c,$和$u$表现出向下弯曲，而In $_x$ Ga $_{1-x}$ N的$a$和$c$参数存在向上弯曲，内部参数$u$存在向下弯曲。此外，我们发现，对于这两种合金，带隙值不遵循Vegard定律。作为电子能带计算的副产品，计算了二元化合物及其相关合金的有效质量。我们表明，计算的二元化合物，以及所研究的合金的性能，显示出良好的协议与大多数以前报道的结果。最后，利用冻结声子方法计算了不同体系的A $_1(TO)$模。我们的计算结果显示出良好的协议与实验值报告的二元化合物。对于三元合金，我们的计算再现实验值为Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N以及理论预测为In $_x$ Ga $_{1-x}$ N。
Ultra-wide-band-gap group-III nitrides are of interest for applications in deep-ultraviolet optoelectronics and power electronics. Such devices must be able to efficiently dissipate heat generated from their operation, making the thermal conductivity of the constituent materials an important parameter for high-power applications. We have investigated the phonon-limited thermal conductivity of AlN, GaN, and Al$_x$Ga$_{1-x}$N using first-principles calculations, with a focus on the effects of compositional and isotopic disorder. Our Boltzmann-transport-equation calculations show that the maximum…
Effect of the growth temperature and the AlN mole fraction on In incorporation and properties of quaternary III-nitride layers grown by molecular beam epitaxy
Temperature and composition dependence of the band gaps of Ga$_{1-x}$In$_x$N alloy: a first-principles study based on the virtual crystal approximation
本文采用第一性原理的虚晶近似（VCA）方法研究了Ga $_{1-x}$ In $_x$ N合金的结构、电子和振动性质。用TB 09泛函获得了3.85 eV的带隙弯曲参数。声子态密度随着In含量的增加向低频移动。然而，VCA忽略了无序效应，因此无法描述合金化后声子谱的展宽。本文还研究了GAN、InN及其合金Ga $_{1-x}$ In $_x$ N的电子-声子相互作用对带隙温度依赖性的影响。计算的零点运动重整化和拟合的Varshni参数在整个组成范围内进行了讨论。
Exploring In$_2$(Se$_{1-x}$Te$_x$)$_3$ alloys as photovoltaic materials
In $_2$ Se $_3$在三维（3D）六方晶体结构中具有空间群$P6_1$（$γ$ -In $_2$ Se $_3$），具有$\sim$ 1.8 eV的直接带隙和高吸收系数，使其成为用于光电子学的有前景的半导体材料。碲化允许调整带隙，增加器件设计的灵活性并扩展应用范围。在这里，我们报告的$γ$ -在$_2$硒$_3$薄膜的生长和表征，以及混合密度泛函理论计算的结果，以评估$γ$ -在$_2$硒$_3$和$γ$ -在$_2$（硒$_{1-x}$碲$_x$）$_3$合金的电子和光学性质。计算的$γ$ -In $_2$ Se $_3$的带隙为1.84 eV，与吸收光谱数据吻合良好，并且发现吸收系数与直接带隙常规III-V族和II-VI族半导体的吸收系数一样高。以$γ$ -In $_2$（Se $_{1-x}$ Te $_x$）$_3$合金的形式引入Te是将带隙从1.84 eV调谐到1.23 eV的有效方式，从而覆盖太阳能电池的最佳带隙范围。我们还讨论了带隙弯曲和混合弯曲，旨在将$γ$ -In $_2$ Se $_3$和$γ$ -In $_2$（Se $_{1-x}$ Te $_x$）$_3$合金添加到太阳能电池和其他光电器件的可用材料工具箱中。
Derivation of 12- and 14-band $\textbf{k}\cdot\textbf{p}$ Hamiltonians for dilute bismide and bismide-nitride semiconductors
使用一个$sp^{3}s^{*}$紧束缚模型，我们证明了如何观察到的强弓的带隙和自旋轨道分裂与增加铋成分在稀铋化物合金GaBi $_{x}$作为$_{1-x}$可以描述在带之间的反交叉相互作用的GaAs价带边缘的扩展状态和高度本地化的Bi相关的共振态位于GaAs价带边缘。我们推导出一个12带的$\textbf{k}\cdot\textbf{p}$哈密顿量来描述GaBi $_{x}$ As $_{1-x}$的能带结构，并表明该模型与带边附近的能带结构的全紧束缚计算以及带隙和自旋轨道分裂的实验测量结果非常吻合。基于紧束缚模型的GaBi $_{x}$ N $_{y}$ As $_{1-x-y}$，我们表明，一个很好的近似N和Bi的行为相互独立的无序GaBi $_{x}$ N $_{y}$ As $_{1-x-y}$合金，表明一个简单的描述的能带结构是可能的。本文提出了GaBi $_{x}$ N $_{y}$ As $_{1-x-y}$晶体的14带$\textbf{k}\cdot\textbf{p}$哈密顿量，它精确地再现了带边附近能带结构的全紧束缚计算的基本特征.因此，我们在这里提出的$\textbf{k}\cdot\textbf{p}$模型非常适合这些新型III-V族半导体合金的光电性能的模拟。
