我们提出了一个结合的实验和理论分析的近带隙的电子和光学性质的演变Si $_{x}$ Ge $_{1-x-y}$ Sn $_{y}$合金晶格匹配的Ge和GaAs衬底。我们进行光反射（PR）和光致发光（PL）的测量Si $_{x}$ Ge $_{1-x-y}$ Sn $_{y}$外延层通过化学气相沉积，Si（Sn）的成分高达$x =$ 9.6%（$y =$ 2.5%）。我们的测量结果表明存在一个间接的基本带隙，PL观察到$\approx$ 200-250毫电子伏的能量低于直接$E_0$过渡PR测量确定。测得的PL是Ge样的，这表明合金导带（CB）的边缘主要来自Ge的L点CB最小值。PR和PL测量的解释支持原子电子结构计算。通过密度泛函理论计算的有效合金能带结构证实了间接的基本带隙的存在，并揭示了所观察到的不均匀加宽的测量光谱的起源是合金诱导的能带杂化发生在能量接近CB边缘。为了分析带隙的演化，采用半经验紧束缚（TB）计算来实现大的超晶胞尺寸的计算。TB的计算表明，合金CB边缘是杂化的性质，在低Si和Sn组成的混合物的Ge L-，$Γ$ -和X-点CB边缘状态，并确认合金CB边缘保留主要的Ge L-点CB边缘字符。我们的实验测量和理论计算证实了Si和Sn组分$x =$ 6.8 - 9.6%和$y =$ 1.6 - 2.2%的直接跃迁能量接近1 eV。
英文摘要：
We present a combined experimental and theoretical analysis of the evolution of the near-band gap electronic and optical properties of Si$_{x}$Ge$_{1-x-y}$Sn$_{y}$ alloys lattice-matched to Ge and GaAs substrates. We perform photoreflectance (PR) and photoluminescence (PL) measurements on Si$_{x}$Ge$_{1-x-y}$Sn$_{y}$ epitaxial layers grown via chemical vapour deposition, for Si (Sn) compositions up to $x =$ 9.6% ($y =$ 2.5%). Our measurements indicate the presence of an indirect fundamental band gap, with PL observed $\approx$ 200-250 meV lower in energy than the direct $E_0$ transition identified by PR measurements. The measured PL is Ge-like, suggesting that the alloy conduction band (CB) edge is primarily derived from the Ge L-point CB minimum. Interpretation of the PR and PL measurements is supported by atomistic electronic structure calculations. Effective alloy band structures calculated via density functional theory confirm the presence of an indirect fundamental band gap, and reveal the origin of the observed inhomogeneous broadening of the measured optical spectra as being alloy-induced band hybridisation occurring close in energy to the CB edge. To analyze the evolution of the band gap, semi-empirical tight-binding (TB) calculations are employed to enable calculations for large supercell sizes. TB calculations reveal that the alloy CB edge is hybridized in nature, consisting at low Si and Sn compositions of an admixture of Ge L-, $Γ$- and X-point CB edge states, and confirm that the alloy CB edge retains primarily Ge L-point CB edge character. Our experimental measurements and theoretical calculations confirm a direct transition energy close to 1 eV in magnitude for Si and Sn compositions $x =$ 6.8 - 9.6% and $y =$ 1.6 - 2.2%.
Compositional dependence of direct transition energies in Si$_x$Ge$_{1-x-y}$Sn$_y$ alloys lattice-matched to Ge/GaAs
Si $_x$ Ge $_{1-x-y}$ Sn $_y$三元合金是用于太阳能电池和其它光电器件的候选材料系统。我们报告的直接跃迁能量和结构特性的富锗硅$_x$锗$_{1-x-y}$锡$_y$合金与六个不同的组成高达10%的硅和3%的锡，晶格匹配的锗或GaAs衬底。使用椭圆偏振光谱法（SE）研究了在0.9和5.0 eV之间发生的直接跃迁，并且使用所得数据通过拟合多层模型来获得Si $_x$ Ge $_{1-x-y}$ Sn $_y$ n层的介电函数。通过对这些介电函数进行微分以提取临界点的位置，然后找到$E_0$、$E_1$、$Δ_1$、$E_0'$和$E_2$跃迁能的值。在结构上，使用能量色散X射线测量（EDX）测量样品的组成。从这些组合物预测的晶格常数与通过X射线衍射（XRD）获得的倒易空间图是在良好的协议。结果证实，使用相对低的Si和Sn分数（分别为$<$ 10%和$<$ 3%）可以实现1 eV的直接吸收边，而较高能量的临界点相对于Ge显示出较小的位移，并且与先前在文献中观察到或预测的结果相匹配。
Comparison of first principles and semi-empirical models of the structural and electronic properties of Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ alloys
我们提出并比较了三种不同的原子模型-基于第一性原理和半经验的方法-的结构和电子性能的Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金。采用密度泛函理论计算方法，结合Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）和改进的Becke-Johnson（mBJ）交换相关泛函，对一系列Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金超晶胞进行了结构弛豫和电子结构计算.在HSE计算的基础上，参数化了半经验价力场势和$sp^{3}s^{\ast}$紧束缚哈密顿量。比较HSE、mBJ和TB模型，并使用HSE结果作为基准，我们证明：（i）mBJ计算以降低的计算成本提供电子结构的精确的第一原理描述，（ii）VFF势足够精确以规避执行第一原理结构弛豫的要求，TB计算提供了一个很好的定量描述的合金电子结构在附近的带边。我们的结果还强调了锡诱导的能带混合在确定Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金导能带结构性质方面的重要性。我们提出的理论模型和基准计算通知，使无序合金和纳米结构的预测，计算效率和可扩展的原子计算。这提供了一个合适的平台，支持进一步的理论研究，这种新兴的半导体合金的属性。
Electronic structure and spin polarization of Fe$_{1-x}$Mn(Co,Ni)$_x$S$_2$ alloys from first principles
用密度泛函方法研究了T=Mn，Co，Ni取代对FeS $_2$合金化的影响.本文研究了铁磁合金Fe $_{1-x}$ T $_x$ S $_2$的$x=\frac{1}{4},\frac{1}{2},\frac{3}{4}$浓度和纯化合物的基态。的电子结构进行了讨论，以确定候选人的半金属，这是感兴趣的自旋电子学应用的目标。我们发现有趣的候选人在高浓度的Mn掺杂的FeS $_2$和低浓度的Ni掺杂的材料。对于Mn合金，我们还注意到接近低自旋到高自旋的转变。对于Co掺杂的材料，我们再现了在整个浓度范围内的半金属度的众所周知的发现。
Effect of chemical disorder on the electronic stopping of solid solution alloys
采用实时含时密度泛函理论，在较宽的速度范围内，详细研究了镍基等原子固溶体合金NiCr，NiFe和NiCo对质子和α射弹的电子阻止本领.最近开发的数值电子结构方法被用来探测电子-离子耦合的基本方面的非微扰，并在一个完全原子的上下文中，捕捉原子尺度的无序的效果。特殊的电子能带结构和态密度的影响反映在低速极限行为中。我们比较我们的合金与纯镍靶的结果，以了解合金化如何影响电子停止。我们发现，NiCo和NiFe有类似的停止行为，镍，而镍铬有一个渐进的停止能力，这是一个多的因素，两个大于其同行的速度低于0.1 a. u。我们表明，低速极限的电子阻止本领可以通过控制加宽的d-带通过化学无序来操纵。在这种情况下，布拉格的添加剂规则停止的复合材料也失败的镍铬。
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。
Effect of the temperature and magnetic field induced martensitic transformation in bulk Fe$_{45}$Mn$_{26}$Ga$_{29}$ alloy on its electronic structure and physical properties
研究了温度和磁场诱发马氏体相变（MT）对Fe $_{45.2}$ Mn $_{25.9}$ Ga $_{28.9}$ Heusler合金电子结构和某些物理性质的影响。{根据DSC、磁性和输运测量的实验结果，在没有外部磁场的情况下，在194 $\leq T \leq$-328 K温度范围内发生直接和反向马氏体相变，滞后高达$ΔT \approx$ 100 K，定义为$ΔT$ = $A_{f,s}$ - $M_{s,f}$，其中$A_{f,s}$和$M_{s,f}$是直接和反向马氏体相变的临界温度。$μ_{0}H$ = 5 T的外部磁场导致MT温度的高温偏移。} MT从母奥氏体L_2PDMATHABMV相转变为马氏体四方畸变L_2PDMATHABMV相（即，e.到L1 $_{0}$）引起合金电子结构的显著变化、合金磁化强度的急剧增加、合金电阻率的降低以及电阻率温度系数的符号从负到正的反转。同时，实验确定的光学性质的Fe $_{45.6}$ Mn $_{25.9}$ Ga $_{28.9}$ Heusler合金在奥氏体和马氏体状态下看起来相当相似，在微观性质上有明显的不同，这可以从第一原理计算得出结论。实验观察到的合金的物理性能的变化进行了讨论的奥氏体和马氏体相的电子结构。
Electronic, magnetic and galvanomagnetic properties of Co-based Heusler alloys: possible states of a half-metallic ferromagnet and spin gapless semiconductor
Lattice Dynamics, Mechanical Properties, Electronic Structure and Magnetic Properties of Equiatomic Quaternary Heusler Alloys CrTiCoZ (Z =Al,Si) using first principles calculations
Electronic structure and magnetism in disordered bcc Fe alloys
本文采用增强空间递归方法结合紧束缚线性松饼锡轨道（TB-LMTO）方法研究了bcc结构Co $_{x}$ Fe $_{1-x}$，Cr $_{x}$ Fe $_{1-x}$和Mn $_{x}$ Fe $_{1-x}$的电子结构和磁性.本文系统地研究了磁矩和居里温度等磁性，并从电荷转移、交换分裂和杂化等效应出发，对3-{ \it d}过渡金属系列的磁矩和居里温度的变化规律进行了讨论。
Effect of 3d Transition Metal Doping (Mn, Fe, Co, Ni) on the Electronic and Magnetic Properties of Pd Alloys at Low Impurity Concentrations: An Ab initio Study
Investigations of the Effects of Pressure on the Structural and Electronic Properties of Co$_2$VZ (Z = Al, Be) Full Heusler Alloy: A Comparative Study Using DFT
Theoretical analysis of influence of random alloy fluctuations on the opto-electronic properties of site-controlled (111)-oriented InGaAs/GaAs quantum dots
