A correlated ab initio treatment of the zinc-blende wurtzite polytypism of SiC and III-V nitrides
采用从头计算方法研究了SiC、AlN、GAN和InN在锌掺杂和纤锌矿结构中的基态性质。对于计算的自洽场部分，使用Hartree-Fock程序Crystal。使用耦合集群的方法与单，双激发相关的贡献进行评估。这是通过增量的本地化债券轨道和对和三重这样的债券。比较了锌-尖晶石和纤锌矿结构的基态能量：在Hartree-Fock水平上，锌-尖晶石结构比纤锌矿结构更稳定，尽管与纤锌矿结构的能量差很小，这表明了实验观察到的多型性。对于III-V族氮化物的纤锌矿结构被发现是显着更稳定的比锌-尖晶石结构。电子关联不改变Hartree-Fock基态结构，但能量差扩大了40%。虽然Hartree-Fock晶格参数与实验符合得很好，但Hartree-Fock结合能仅为实验值的45%至70%。包括电子相关，我们恢复所有化合物的实验内聚能的92%左右。
1997-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Multilayers of Zinc-Blende Half-Metals with Semiconductors
本文报道了用第一性原理计算对[001]取向的含锌半金属铁磁体CrAs和CrSb与III-V族和II-VI族半导体的多层膜进行的计算。我们研究的理想和tetragonalised结构，以及混合界面的情况下。我们发现，作为一项规则，半金属性可以保存在整个异质结构，只要当地的协调和键合的字符不受干扰。在与半导体的界面处，我们描述了一种机制，该机制也可以给出每个界面跃迁原子的非整数自旋矩，并推导出一个简单的规则来评估它。
2004-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of III-V zinc-blende semiconductors from atomistic first principles
为了分析半导体器件中的量子输运，精确的电子结构对于定量预测至关重要。在这里，我们报告的所有III-V族锌半导体化合物的电子结构的理论分析。我们的计算是从密度泛函理论和最近提出的半局域交换[F. Tran和P. Blaha，Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]，在线性松饼罐轨道方案内。计算的带隙和有效质量进行了比较，实验数据和良好的定量协议。使用这里提出的理论方案，III-V族化合物纳米结构中的量子输运可以自信地预测。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of half-metallic ferromagnetism in zinc-blende II-V compounds
通过密度泛函理论计算，包括自旋轨道耦合，我们研究了一系列掺锌II-V族化合物的电子和磁性。与CaN和CaP的情况相反，发现II-V族化合物如CaSb和CaBi的半金属特性被破坏。我们对CaAs、CaSb和CaBi的价带结构的分析揭示了自旋-轨道耦合作用对交换分裂能带结构的关键作用，从而导致掺锌II-V族化合物中含有较重V族元素的系统的半金属铁磁性的破坏。
2008-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Why does wurtzite form in nanowires of III-V zinc-blende semiconductors?
我们发展了一个基于成核的模型来解释纤锌矿（WZ）晶相的形成过程中的气-液-固生长的独立纳米线的锌（ZB）半导体。我们首先表明，在纳米线中，成核一般发生在固/液界面的外缘（三相线），而不是在固/液界面的其他地方。在目前的情况下，这意味着ZB和WZ核之间存在重大差异。根据相关的界面能，WZ成核有利于在高液体过饱和度。这解释了我们在纳米线生长的早期阶段对ZB的系统观察。
2007-06-06 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
Origin of bulk uniaxial anisotropy in zinc-blende dilute magnetic semiconductors
结果表明，GaAs（001）表面上最近邻的Mn对在[-110]方向上的能量比在[110]方向上的能量低。根据群论和Luttinger的不变量方法，这种特定的Mn分布导致体单轴面内和面外各向异性。用微扰法和从头算方法计算得到的各向异性能的符号和大小与实验结果一致。
2012-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Origins of Elastic Behavior in Rocksalt, Zinc-Blende and Wurtzite 3d Transition-Metal Nitrides
University Freiburg（弗赖堡大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内尔研究所）
本文通过从头算研究第四周期过渡金属氮化物，揭示成键/反键轨道占据及晶体结构对称性对弹性质演变的电子起源。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Cohesive energy of zinc blende (AIIIBV and AIIBVI) structured solids
本文给出了A_3B_5和A_2B_6半导体的结合能与其离子电荷和最近邻距离的乘积的关系式。这些固体的内聚能值表现出线性关系，当绘制在对数-对数尺度上对最近邻距离，但根据固体的离子电荷积落在不同的直线上。A_3B_5和A_2B_6半导体的结合能的实验值和计算值之间有很好的一致性。
2010-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic materials in the zinc-blende structure
目前正在寻求用于自旋电子学应用的新材料。具有半金属性质的铁磁材料在这方面是有价值的。本文研究了锌-铋结构中3d过渡金属与V族元素P、Sb、As组成的二元化合物的电子结构和磁性。我们证明，V，Cr和Mn的化合物显示适当的晶格常数的半金属行为。通过比较铁磁和反铁磁结构中的总能量，我们确定了铁磁相在反铁磁相之上是稳定的。在所研究的不同化合物中，基于Cr的系统表现出最强的原子间交换相互作用，因此预测具有最高的临界温度。同时，我们预测在一定的生长条件下，VA应该是一个半导体铁磁体。此外，选定的半金属化合物的临界温度已估计从平均场理论和Monte Carlo模拟使用从{\it从头算}非共线，紧束缚线性化松饼-锡轨道方法获得的参数。从一个简单的模型，我们计算了反射率从一个理想的MnAs/InAs界面考虑的能带结构的MnAs和InAs。最后，我们提出的结果MnAs和CrSb化合物的NiAs和锌的结构中的相对稳定性，并建议在衬底晶格间距的参数空间时，锌的结构是预期稳定的。
2003-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Pressure dependence of elastic and dynamical properties of zinc-blende ZnS and ZnSe from first principle calculation
采用密度泛函理论和密度泛函微扰理论研究了锌掺杂ZnS和ZnSe的弹性和动力学性质与压力的关系。计算得到的弹性常数和声子谱在0 ~ 15 GPa范围内与实验数据进行了比较。一般情况下，我们的计算值与实验数据高估，但与最近的其他理论值一致。与实验数据的差异是由于局域密度近似（LDA）的使用和温度的影响。为了与实验数据进行比较，本文计算并讨论了弹性常数的压力导数、动力学效应电荷的压力依赖性和模式Grüneisen参数在Γ处的变化。
2012-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Zinc blende ZnS (001) surface structure investigated by XPS,LEED and DFT
本研究结合XPS、LEED与DFT，证实闪锌矿ZnS (001)表面形成(1×2)富硫重构，并指出该新结构可能具有更高电导率。
2023-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Influence of defects on the electronic and magnetic properties of half-metallic CrAs, CrSe and CrSb zinc-blende compounds
本文对半金属铬砷、铬锑和铬硒锌系化合物中的单个杂质原子和原子交换进行了扩展研究。虽然完美的合金提出了一个相当大的差距在少数自旋带，所有的研究中的缺陷，除了空隙杂质在Cr和sp网站和Cr杂质在sp网站（只要没有交换发生），诱导新的状态内的间隙。费米能级可以被钉扎在这些新的少数状态，这取决于用于计算的晶格常数和sp原子的电负性。虽然这些杂质态在杂质原子周围的空间中是局域化的，并且我们很快就恢复了体行为，但它们的相互作用会导致带隙内的宽带，从而失去半金属特性。
2008-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Strain Induced Kramers-Weyl Phase in III-V Zinc Blende Systems
本研究通过理论分析揭示应变III-V族半导体的拓扑特性，利用$k \cdot p$微扰法证明其导带$\Gamma$点存在Kramers-Weyl节点，且应变可调控拓扑电荷符号，并提出了该拓扑相变的实验实现与检测方案。
2024-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin lifetimes and strain-controlled spin precession of drifting electrons in zinc blende type semiconductors
利用空间分辨连续波法拉第旋转方法研究了自旋极化电子在n-GaAs中的输运。从测得的稳态分布，我们确定自旋弛豫时间漂移条件下，在应变的存在下，从观察到的自旋进动诱导自旋分裂。沿着[110]的应变的受控变化允许我们推断引起这种效应的变形势，而沿着[100]的应变没有影响。自旋寿命的电场依赖性定量解释的电子温度的增加。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation of hot electrons in the Gamma-valley of zinc-blende semiconductors
本文提出了一种计算超热电子能量热化过程中自旋弛豫的方法。这个模型的结果匹配最近的实验数据，它们可以用来检查自旋相关的边界条件的适用性，在反向偏置条件（自旋注入）的半导体/铁磁结。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Alloy Stabilized Wurtzite Ground State Structures of Zinc-Blende Semiconducting Compounds
用价力场模型和密度泛函理论计算了A $_x$ B $_{1-x}$ C纤锌矿（WZ）合金的基态结构，其中$x=$分别为0.25，0.5和0.75.结果表明，基态WZ合金的应变能和形成焓总是比相应的锌基合金低。因此，我们建议通过合金化可以稳定WZ相。这一新的想法得到以下事实的支持：WZ AlP $_{0.5}$ Sb $_{0.5}$、AlP $_{0.75}$ Sb $_{0.25}$、ZnS $_{0.5}$ Te $_{0.5}$和ZnS $_{0.75}$ Te $_{0.25}$合金在最低能量结构中比相应的ZB合金更稳定。据我们所知，这是合金采用与两个母相不同的结构的第一个例子。
2009-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Non-trivial topological valence bands of common diamond and zinc-blende semiconductors
金刚石和锌半导体是众所周知的，几十年来一直被广泛研究。然而，它们的电子结构仍然出人意料的价带的拓扑性质。在这个联合的理论和实验研究中，我们证明了基准化合物InSb和GaAs的电子结构特征的拓扑表面状态低于费米能量。我们的宇称分析表明，价带顶附近的自旋-轨道分裂带表现出强的拓扑非平凡行为，其特征在于$\mathcal{Z}_2$不变量$(1;000)$ .与传统的拓扑相变机制不同，非平凡的特征在非零自旋轨道耦合下瞬间出现。\textit{Ab initio}为基础的紧束缚计算解决的拓扑表面状态的InSb和GaAs的占据电子结构，进一步证实了实验从这两种材料的软X射线角分辨光电发射。我们的研究结果对于所有其他材料都是有效的，其价带与InSb的那些价带是热力学相关的，即，许多金刚石和锌半导体，以及其他相关材料，如半赫斯勒化合物。
2019-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Role of the presence of transition-metal atoms at the antisites in CrAs, CrSe and VAs zinc-blende compounds
在最近的出版物[Galanakis I et al 2006 \PR B \textbf{74} 140408（R）]中，我们已经表明，在CrAs和相关的过渡金属硫族化物和磷属元素化物的情况下，在锌-镍结构中结晶，过渡金属原子的过量导致半金属亚铁磁性。后一个属性是至关重要的自旋电子应用方面的铁磁体由于较低的杂散磁场所产生的这些材料。我们扩展这项研究，以涵盖的情况下，过渡金属原子坐在反位是不相同的完美网站。在铬基化合物中，Mn反位的产生保持了由Cr反位产生的半金属亚铁磁特性。在VA的情况下，Cr和Mn反位保持VA的半金属特性（与V反位相反），由于这些原子表现出较大的交换分裂。
2006-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Pseudo-Hydrogen Passivation_A Novel Way to Calculate Absolute Surface Energy of Zinc Blende (111) Surface
精确测定半导体极性表面的绝对表面能是几十年来的一个巨大挑战。在这里，我们提出了赝氢钝化计算它们，使用密度泛函理论的方法。通过采用赝分子方法和四面体团簇方法计算赝氢的能量贡献，得到了Si、GaP和ZnS的（111）面能，具有较高的自洽性。该方法定量地证实了表面能是由表面原子悬挂键的数目和能量决定的。我们的研究结果可能会大大提高对不同表面的基本理解，并导致新的策略在晶体生长。
2015-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity for III-V and II-VI semiconductor wurtzite and zinc-blende polytypes: the role of anharmonicity and phase space
我们使用$\textit{ab initio}$计算和求解声子玻尔兹曼输运方程计算了8种半导体的立方相（锌-尖晶石）和六方相（纤锌矿）的晶格热导率（$κ$），解释了两相之间的比率$κ_{\rm hex}/κ_{\rm cub}$的不同行为。我们发现，这种行为取决于两个对抗因素的相对重要性：非谐性，我们发现总是在立方相较高;和可访问的相空间，这是较高的对称性较低的六方相。在此基础上，我们开发了一种方法，预测最导电的阶段-立方或六边形-在其他更启发式的方法失败。我们还提出了由相同材料制成的纳米线的结果，显示了通过修改其直径在宽范围内调谐$κ_{\rm hex}/κ_{\rm cub}$的可能性，从而使它们成为复杂的声子和热电应用/系统的有吸引力的材料。
2019-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced half-metallic ferromagnetism in zinc blende CrP/MnP superlattice: First-principles study
采用广义梯度近似下的第一性原理计算，研究了Zn掺杂（zb）CrP/MnP超晶格的电子和磁性.平衡晶格常数计算为$5.33\,$ ε。研究了铁磁zb CrP/MnP超晶格在反铁磁作用下的稳定性，发现铁磁CrP/MnP超晶格比反铁磁CrP/MnP超晶格稳定。结果表明，在平衡晶格常数下，CrP/MnP超晶格不具有半金属性，主要是由于Cr和Mn的少数$t_{2g}$态。然而，如果应变施加在CrP/MnP超晶格上，则少数$t_{2g}$电子转移到更高的能量，并且所提出的超晶格变成半金属铁磁体。讨论了四方畸变和正交畸变对zbCrP/MnP超晶格半金属度的影响。InP-CrP/MnP/InP是一种真正的半金属铁磁体。这些超晶格的半金属度和磁化强度对四方晶系/正交晶系变形是鲁棒的。
2010-04-07 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
First principles calculations on theoretical band gap improvement of IIIA-VA zinc-blende semiconductor InAs
在密度泛函理论（DFT）的框架下，采用局域密度近似和模守恒赝势方法，研究了Zn-InAs（ZB）的结构、电子、介电和振动性质.将In-4d电子作为价态计算得到的最佳晶格参数、直接带隙、静态介电常数、声子频率和Born有效电荷与已有的理论和实验结果符合得很好。计算出的带隙是相当准确的，并改善相比，其他的调查结果。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Temperature and Pressure Dependent Luminescence Mechanism of Zinc-Blende Structured ZnS:Mn Nanophosphor under UV and X-ray Excitations
本研究通过化学沉淀法合成闪锌矿ZnS:Mn2+纳米荧光粉，揭示其紫外和X射线激发下的稳定发光及自供电机械发光特性，并阐明压力与温度诱导的发光机制及相变猝灭现象。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Twinning superlattices in indium phosphide nanowires
在这里，我们表明，我们控制磷化铟（InP）纳米线的晶体结构的杂质掺杂剂。我们已经发现，锌降低了锌掺杂InP的二维成核生长的激活势垒，因此促进了InP纳米线在锌掺杂中结晶，而不是通常发现的纤锌矿晶体结构。更重要的是，我们证明，我们可以通过控制晶体结构，诱导孪晶超晶格的长程序在InP纳米线。我们可以通过线的直径和锌浓度来调节超晶格的间距，并提出了一个基于锌掺杂InP纳米线的横截面形状的模型来定量解释周期性孪晶的形成。
2008-07-09 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 Ferromagnetic Weyl Fermions Related to Dynamic Correlations in the Zinc-blende Compound VAs
本文结合密度泛函理论与动力学平均场理论，预测闪锌矿VAs为具有十二对近费米能级Weyl点和清晰费米弧的全自旋极化关联Weyl半金属。
2024-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and giant magnetoresistance in zinc-blende FeAs monolayers embedded in semiconductor structures
包含四面体FeAs键的材料结构，取决于它们的密度和几何分布，可以承载从超导性到铁磁性的几个竞争量子基态。在这里，我们研究的准二维（2D）层的四面体Fe-As键嵌入在半导体InAs矩阵，这类似于铁基超导体的晶体结构的规则间隔的结构。与铁基磷属元素化合物的情况相反，这些FeAs/InAs超晶格（SL）表现出铁磁性，其居里温度（Tc）随着InAs间隔厚度t_InAs的减小而迅速增加（Tc ~ t_InAs^-3），并且具有高达500%的极大磁电阻，可通过栅极电压调节。我们的第一性原理计算揭示了铁原子的无序位置在这些准二维GaAs基超晶格铁磁性的建立中的重要作用。这些独特的功能标志着FeAs/InAs SL作为有前途的结构自旋电子学应用。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of a high-pressure synthesized compound PtC
采用第一性原理密度泛函方法对最近高压合成的化合物PtC进行了研究。计算结果证实了铂碳化合物在零压下为锌-钙基基态相，而岩盐结构为高压相。确定了锌矿物向岩盐转变的理论压力为52 GPa。此外，我们的计算表明，Ono等人在高压条件下实验合成的PtC在压力淬火到环境条件后可能经历从岩盐结构到锌盐结构的转变。
2005-08-26 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
Structural and optical properties of high quality zinc-blende/wurtzite GaAs hetero-nanowires
本文报道了三种不同的GaAs纳米线的结构和光学性质，它们具有100%的锌-锗结构，平均为30%和70%的纤锌矿。通过透射电子显微镜观察到纳米线中的各种较短和较长的锌尖晶石或纤锌矿晶体相。观察到尖锐的光致发光线的发射能量从1.515 eV调谐到1.43 eV时，纤锌矿的百分比增加。发射峰的下移可以通过在这些纳米线中存在的界面处、量子阱中和随机短周期超晶格中的载流子限制来理解，假设纤锌矿和锌掺杂GaAs之间的交错带偏移。后者也证实了时间分辨测量。阴极发光测量也证明了这些光学跃迁的极端局部性质。单根导线上的拉曼光谱显示不同的应变条件，这取决于纤锌矿的内容，也影响了频带的对齐。最后，发生的两个晶体相的热力学方面进行了讨论。
2009-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spontaneous spin-splitting in the band structure of an n-type zinc-blende ferromagnetic semiconductor
铁磁半导体（FMS）的导带（CB）和价带（VB）中的大自旋分裂，由有影响力的平均场齐纳模型[1，2]预测并且在许多自旋电子器件提议[3-8]中假设，在主流p型Mn掺杂FMS中从未观察到[9-15]。在这里，使用江崎二极管结构中的隧道光谱，我们报告了在n型FMS（In，Fe）As的CB底部中观察到如此大的自发自旋分裂能量（ΔE = 31.7 - 50 meV），考虑到在几种锌掺杂（ZB）型半导体中报道的非常弱的s-d交换相互作用，这是令人惊讶的[16，17]。平均场Zener模型也不能一致地解释（In，Fe）As的铁磁性和自旋分裂能ΔE，因为我们发现用观测到的ΔE计算的居里温度（TC）值比实验TC低400倍。这些结果迫切需要一个更复杂的FMS理论。此外，偏压依赖隧穿各向异性磁阻（TAMR）揭示了（In，Fe）As能带结构[CB、VB和杂质带（IB）]的每个成分的磁各向异性。结果表明，IB的能量范围与CB底部或VB顶部重叠，这对于理解（In，Fe）As中的强s-d交换相互作用可能很重要[18，19]。
2016-09-06 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
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
Modified valence force field approach for phonon dispersion: from zinc-blende bulk to nanowires
正确估计超尺度CMOS和热电半导体器件的热特性需要在这样的结构中进行精确的声子建模。本文详细介绍了用改进的价力场方法计算锌半导体中声子色散的方法。在引入适当的边界条件后，将模型从体材料扩展到纳米线材料。声子计算的计算需求随着导线横截面尺寸的增加而迅速增加。结果表明，纳米线的声子谱与体分散体有很大的不同。这表现在这些导线中不同的物理和热特性的形式上。我们相信，这种模型和方法将证明有利于在下一代超尺度半导体器件的晶格动力学的理解。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb correlation effects in zinc monochalcogenides
采用第一性原理密度泛函理论方法，在不同近似下研究了锌单硫族化合物的电子结构和能带特性.结果表明，局域密度近似低估了Zn-3d的带隙和价带顶态间的能量分裂，错位了Zn-3d的能级，高估了晶场分裂能.无论考虑的结构类型，自旋轨道耦合能量被发现是高估的ZnO和低估的ZnS与纤锌矿型结构，和或多或少正确的ZnSe和ZnTe与zinc-x-type结构。在价带的顶部的状态的顺序被发现是异常的ZnO在锌的纤锌矿型结构，但被认为是正常的其他锌单硫族化物。结果表明，Zn-3d电子及其与O-2 p电子的干涉是导致有序度异常的主要原因.计算的带隙和相关参数的ZnO的典型误差源于强库仑相关，这被认为是非常显着的这种化合物。LDA+U的方法是由和大发现，以纠正强相关的Zn-3d电子，从而提高与实验建立的位置的Zn-3d能级的协议相比，来自纯LDA计算。
2006-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of wurtzite and zinc-blende GaAs nanowires: polarization dependence, selection rules and strain effects
本文介绍了在不同锌掺杂比例和纤锌矿结构的GaAs单根纳米线上实现的偏振相关拉曼散射实验。的特殊情况下的纳米线的选择规则的发现和讨论。在锌掺杂的情况下，当入射偏振和分析偏振平行于纳米线轴时，在267 cm-1处的横向光学模式E1（TO）表现出最高强度。这是纳米线几何形状和介电与环境不匹配的结果，并且与拉曼选择规则相当一致。我们还发现了一个一致的分裂为1 cm-1的E1（TO）。与纤锌矿结构相关的横向光学模式E2 H在254和256 cm-1之间测量，这取决于纤锌矿含量。E2 H的azymutal依赖性表明，当入射和分析偏振垂直于纳米线轴时，模式被激发的效率最高，与选择规则一致。通过E1（TO）和E2 H模的相对位移分析了纤锌矿和锌尖晶石之间应变的存在。最后，讨论了表面粗糙度对{110}面纵模强度的影响。
2009-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Local Density Approximation Description of the Electronic Properties of Zinc Blende Cadmium Sulfide (zb-CdS)
在局域密度泛函近似（LDA）下，报道了锌掺杂CdS的从头算自洽电子能带。我们的第一个原则，非相对论和基态计算采用了局域密度势和原子轨道的线性组合（LCAO）。在Bagayoko，Zhao和Williams（BZW）方法的框架内，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2.39 eV，在这一点上，与实验一致。我们的计算再现了导带和价带态密度的峰值，在实验的不确定性。计算的电子有效质量与实验结果一致。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tetragonal and trigonal deformations in zinc-blende semiconductors : a tight-binding point of view
本文从扩展基$sp^3d^5s^*$紧束缚模型的观点重新研究了立方半导体的形变势。先前的参数化未能正确地解释三角变形，甚至导致剪切变形势{ \it d}的声学分量的符号不正确。应变引起的位移和分裂的p-和d-轨道的现场能量显示出在获得令人满意的值的变形潜力在区域中心和区域极值发挥了突出的作用。本方法的结果与现有的实验数据和从头计算非常一致。
2007-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Calculated spin-orbit splitting of all diamond-like and zinc-blende semiconductors: Effects of p1/2 local orbitals and chemical trends
在局域密度近似下，用全势线性缀加平面波方法计算了所有类金刚石IV族和类锌III-V族、II-VI族和I-VII族半导体的自旋轨道（SO）分裂$Δ_{SO}=ε(Γ_{8v}) - ε(Γ_{7v})$。使用第二种变化程序包括SO耦合，包括$p_{1/2}$局部轨道。计算的SO分裂与现有的实验数据非常吻合。对于较轻的原子，由于包含$p_{1/2}$局域轨道而引起的修正可以忽略不计，但是对于6个$p$阴离子，修正可以大到$\sim$ 250 meV。我们发现：（i）当阴离子原子序数增加时，SO分裂单调增加;（ii）当化合物的共价性较强时，如在大多数III-V族化合物中，SO分裂随阳离子原子序数增加而增加;（iii）当化合物的离子性较强时，如在II-VI族和III族氮化物中，SO分裂随阳离子原子序数减少而减少;（iv）通常遵守共阴离子规则，该规则指出，对于共阴离子体系，$Δ_{SO}$的变化很小，尤其是对于离子体系，但是如果化合物包含第二行元素，例如BSb，则可以分解;（v）对于IB-VII化合物，$Δ_{SO}$小，并且在许多情况下为负值，并且它不遵循上述规则。这些趋势解释原子SO分裂，体积变形引起的电荷重整化，阳离子-阴离子$p$ - $d$耦合。
2004-04-30 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
Atomistic Investigation on the Mechanical Properties and Failure Behavior of Zinc Blende Cadmium Selenide (CdSe) Nanowire
由于硒化镉（CdSe）纳米线在半导体和光电子工业中的应用，其力学性能是一个新兴的问题。采用分子动力学（MD）模拟方法研究了掺锌（ZB）CdSe纳米线在单向拉伸变形下的力学性能和破坏行为。我们采用Stillinger-Weber（SW）势来描述原子间的相互作用。研究了温度（100 K-600 K）、尺寸和晶体取向对CdSe纳米线拉伸响应的影响。我们的模拟结果表明，极限拉伸强度和杨氏模量的CdSe与温度呈反比关系。在100 ~ 600 K温度范围内，ZnSe纳米线表现为脆性断裂，没有发现脆韧转变温度，并且尺寸对CdSe纳米线的力学性能有显著影响。已经发现，随着横截面积增加，极限拉伸应力和杨氏模量也增加。[111]取向的ZB CdSe显示出最大的极限拉伸强度、杨氏模量和断裂韧性，而[100]取向的值最低。与其他方向相比，[110]方向显示出最大的失效应变。最后，对CdSe纳米线在100 K和600 K下的失效机理进行了研究。在100 K温度下，[100]取向的ZnSe沿{111}解理面断裂，而在600 K温度下，{111}面和{100}面都被激活，在较低的应变值下导致CdSe纳米线断裂。通过对该纳米线的力学和断裂特性的全面了解，可以指导ZB型CdSe基太阳能电池、光电和半导体器件的设计。
2020-04-17 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
Hybrid density functional theory study on zinc blende GaN and diamond surfaces and interfaces: Effects of size, hydrogen passivation and dipole corrections
基于GAN的高电子迁移率晶体管在许多器件应用中显示出希望，这使得需要体、表面和界面电子特性的精确模型。我们在这里详细的混合密度泛函理论研究锌掺杂（zb）GAN和金刚石的体和表面性质，以及zb GAN在金刚石界面上使用平板超晶胞模型。提供的细节上的依赖性的电子特性相对于超晶胞尺寸，使用伪氢钝化底部GAN层，和偶极子校正。金刚石的大体积模量提供了GAN生长的模板结构，其中通过包含阳离子Ga吸附层来解释大的晶格失配。查看GAN的I型和II型表面和界面，示出了没有吸附层的zb GAN（II型）的不稳定性，其中增加的尺寸、伪氢钝化和偶极校正没有去除II型GAN中顶层和底层之间的伪相互作用。层依赖的态密度，局部电势差和电荷密度差表明，I型界面（与Ga吸附层）是稳定的，粘附能为0.704 eV/m2（4.346 J/m2）;有趣的是，金刚石电荷密度插入到GAN的第一层中，这是在金刚石上生长的纤锌矿GAN的实验中看到的。II型界面是不稳定的，这意味着，要形成一个稳定的，薄膜zb GAN和金刚石之间的接口，三甲基镓的分压必须加以控制，以确保Ga层存在于金刚石顶部的GAN薄膜的顶层和底层。我们相信，我们的研究结果可以揭示更好地了解GAN/金刚石多面界面存在于金刚石样品上的GAN过生长。
2021-10-18 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
Exchange interactions and Curie temperatures in Cr-based alloys in Zinc Blende structure: volume- and composition-dependence from first-principles calculations
本文计算了Cr基磷属元素化物和硫属元素化物CrX（X=As，Sb，S，Se和Te）以及混合合金CrAs $_{50}$ X $_{50}$（X=Sb，S，Se和Te）的交换作用和居里温度。计算了Zn Blende（ZB）结构的12个晶格参数值（5.44 ~ 6.62 μ m），适用于一些典型的II-VI族和III-V族半导体衬底。电子结构是通过原子球近似（ASA）中的线性松饼-锡-轨道（LMTO）方法计算的，使用空球来优化ASA相关误差。必要时，使用该方法的全电位版本FP-LMTO对结果进行验证。采用相干势近似（CPA）方法研究了CrAs $_{50}$ X $_{50}$（X=Sb，S，Se，Te）合金中As亚晶格的无序效应.交换相互作用的合金的铁磁（FM）的参考状态，以及无序的本地矩（DLM）状态使用线性响应方法计算。然后，这些结果被用来估计居里温度从低和高温侧的铁磁/顺磁转变。居里温度的估计提供，平均场和更准确的随机相位近似的基础上。占主导地位的反铁磁交换相互作用的一些低的值的晶格参数的FM参考状态CrS，CrSe和CrTe促使我们寻找这些系统的反铁磁（AFM）配置的能量低于相应的FM和DLM值。有限数量的AFM计算的结果进行了讨论，确定AFM[111]状态作为这些情况下的基态的可能候选者。
2010-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Orbital Lattice Model for (Ga,Mn)As and Other Lightly Magnetically Doped Zinc-Blende-Type Semiconductors
我们提出了一个在实空间中的哈密顿量，这是非常适合于数值研究的行为时，III $^{3+}$离子被Mn $^{2+}$取代的Mn掺杂在III-V族半导体中引入的空穴。我们考虑具有金刚石结构的实际晶格。由于重点是轻掺杂的受体，III和V的p-轨道的键合组合被认为是由于价带的顶部，位于$Γ$点，在这些材料中具有p字符。结果得到了一个有效的空穴在面心立方晶格中跳跃的模型。我们证明了在动量空间中的$Γ$点附近，未掺杂情形的哈密顿量与Luttinger-Kohn模型的哈密顿量相同。自旋-轨道相互作用以及磁性杂质的自旋和掺杂空穴的自旋之间的原位相互作用被包括在内。讨论了Mn $^{2+}$与空穴之间的库仑相互作用以及Mn $^{3+}$掺杂的影响。通过在Cray XT 3超级计算机上的大规模蒙特卡罗模拟，我们发现该模型再现了${\rm Ga_{\it 1-x}Mn_{\it x}As}$和${\rm Ga_{\it 1-x}Mn_{\it x}Sb}$的许多实验结果，并且居里温度并不随$x$单调增加. Mn掺杂的GaP和GAN的情况下，其中Mn $^{3+}$被认为发挥作用，也进行了研究。
2007-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Number Series of Atoms, Interatomic Bonds and Interface Bonds Defining Zinc-Blende Nanocrystals as Function of Size, Shape and Surface Orientation: Analytic Tools to Interpret Solid State Spectroscopy Data
Semiconductor nanocrystals (NCs) experience stress and charge transfer by embedding materials or ligands and impurity atoms. In return, the environment of NCs experiences a NC stress response which may lead to matrix deformation and propagated strain. Up to now, there is no universal gauge to evaluate the stress impact on NCs and their response as a function of NC size $d_{\mathrm{NC}}$ . I deduce geometrical number series as analytical tools to obtain the number of NC atoms $N_{\mathrm{NC}}(d_{\mathrm{NC}}[i])$ , bonds between NC atoms $N\mathrm{_{bnd}}(d_{\mathrm{NC}}[i])$ and interface bond…
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
3D massless Kane fermions observed in a zinc-blende crystal
固态物理和量子电动力学及其超相对论（无质量）粒子在一维碳纳米管以及二维石墨烯或拓扑绝缘体表面的电子性质中相遇，这对它们都有好处。然而，在所有三个维度上具有圆锥色散关系的电子态的明确实验证据，在某些散装材料中是可以想象的，仍然是失踪的。在目前的工作中，我们制造和研究的锌混合晶体，碲镉汞，在点的超导体到半金属拓扑转变。在该材料中观察到速度约为10 $^6$ m/s的三维无质量电子，如以下所示：（i）随光子频率线性增加的动态电导率，（ii）在磁场$B$中，通过偶极活性朗道能级间共振的$\sqrt{B}$依赖性，以及（iii）朗道能级的自旋分裂，其遵循$\sqrt{B}$依赖性，这是典型的超相对论粒子，但到目前为止还没有在任何其他电子系统中看到。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Segregation of impurities in GaAs and InAs nanowires
使用基于密度泛函理论的从头算方法，我们研究了各种掺杂剂（Si，Be，Zn，Sn）的偏析和形成能，通常用于在GaAs和InAs纳米线中获得p型或n型导电性。Au和O原子的分布，这可能是无意中纳入线的生长过程中，也进行了研究。对锌纳米线和纤锌矿结构进行的计算表明，大多数杂质的分布取决于线的晶体结构。例如，它表明，相同的生长条件可以导致较低的能量为硅取代镓（施主）在纤锌矿结构的线和取代砷（受主）在锌线结构的线。相反，我们得到的金和氧原子总是倾向于留在GaAs和InAs纳米线的侧表面，与实验结果一致，而对于铍，当杂质位于纤锌矿线的中心或沿[1; 0; 1]轴从表面到中心的锌锗线，这可以解释最近观察到的扩散到GaAs线的体积这种杂质。
2013-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Self-selective growth of GaAs1-xBix on GaAs zinc blende/wurtzite nanowire heterostructures
Lund University（隆德大学）；NanoLund, Lund University（隆德大学纳米隆德）；Centre for Analysis and Synthesis, Lund University（隆德大学分析与合成中心）；MAX IV Laboratory, Lund University（隆德大学MAX IV实验室）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所）
本研究以GaAs闪锌矿/纤锌矿纳米线异质结构为模板，通过阴离子交换实现GaAs1-xBix的自选择生长，发现闪锌矿段Bi浓度更高且抗氧化性更弱，为量子器件制备提供了可控模板。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface energy calculations from Zinc blende (111)/(-1-1-1) to Wurtzite (0001)/(000-1):a study of ZnO and GaN
纤锌矿结构（000 - 1）/（000-1）表面的绝对表面能是确定重要能源材料薄膜生长模式的关键。然而，由于计算非对称键合表面原子的悬挂键能的固有困难，表面能仍有待解决。在本研究中，我们使用赝氢钝化方法来估计悬挂键能，并计算ZnO和GAN的极性表面。这些计算是基于从一组四面体簇或简单的伪分子得到的伪化学势，使用密度泛函理论方法。同时我们得到的纤锌矿ZnO和GAN的（000-1）/（000-1）表面的表面能显示出较高的自发光。提出了一种新的I族和VII族元素底面钝化方案的楔形结构计算方法，计算了纤锌矿ZnO极性表面的绝对表面能，并与上述方法进行了比较。这些计算和比较可以为上述材料的晶体生长提供重要的见解，从而导致半导体器件的显著性能增强。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
