Методика розрахунку зонної структури та встановлення повної діаграми дисперсії енергетичних зон. Визначення рівноважних параметрів основного стану та атомних показників броміду індію. Аналіз спектрів діелектричних функцій експериментальних оптимумів.
Аннотация к работе
Стрімкий прогрес компютерної технології став достатньою умовою такого розвитку; необхідною умовою стала теорія функціонала густини, без якої розвязок однієї із основних задач квантової теорії, тобто розрахунків електронної структури матеріалів, не мав би такого важливого значення. При опроміненні INBR в області фундаментального поглинання виявлено явище багатофононного резонансного комбінаційного розсіювання світла, теоретичне обґрунтування якого збудоване на рівності ефективних мас електронів і дірок. Сформульовано узагальнений метод побудови спеціальних точок для інтегрування за зоною Бріллюена низькосиметричних систем. Зони, які формують заборонений проміжок показують доволі слабку дисперсію за винятком напрямків до центру зони Бріллюена. Огляд внесків зонних станів при зміні k вказує на участь у створенні цих зон лише незвязаних s-електронів галогену, про що свідчить й остовний характер дисперсії цих зон.Проведено комплекс систематичних розрахунків з перших принципів енергетичного спектру електронів у монокристалах INBR, цикл теоретичних досліджень по встановленню характеру хімічного звязку, розподілу густини станів, просторового розподілу густини заряду та особливостей анізотропії ефективних мас вільних носіїв заряду. Вперше одержано низькотемпературні поляризовані спектри відбивання і фотоелектронні спектри у широкому інтервалі енергій та дано зонно-енергетичне обґрунтування їх головних структур. Сформульовано узагальнений метод побудови спеціальних точок для інтегрування за обємом зони Бріллюена систем низької симетрії. На основі самоузгодженого розрахунку методом нелокального псевдопотенціалу та з використанням отриманих спеціальних точок вперше визначено зонно-енергетичну діаграму монокристалів INBR. Характер розподілу станів для зон, які формують заборонений проміжок, вказує на непряму природу краю фундаментального поглинання.
Вывод
Проведено комплекс систематичних розрахунків з перших принципів енергетичного спектру електронів у монокристалах INBR, цикл теоретичних досліджень по встановленню характеру хімічного звязку, розподілу густини станів, просторового розподілу густини заряду та особливостей анізотропії ефективних мас вільних носіїв заряду. Вперше одержано низькотемпературні поляризовані спектри відбивання і фотоелектронні спектри у широкому інтервалі енергій та дано зонно-енергетичне обґрунтування їх головних структур.
1. Сформульовано узагальнений метод побудови спеціальних точок для інтегрування за обємом зони Бріллюена систем низької симетрії. На основі самоузгодженого розрахунку методом нелокального псевдопотенціалу та з використанням отриманих спеціальних точок вперше визначено зонно-енергетичну діаграму монокристалів INBR. Порівняння отриманих числових результатів з експериментом вказує на ефективність запропонованої множини спеціальних точок.
2. Характер розподілу станів для зон, які формують заборонений проміжок, вказує на непряму природу краю фундаментального поглинання. Показано рівність ефективних мас електронів і дірок у точках зони Бріллюена, де локалізовані найменші енергетичні щілини. Однак, у напрямі до центра зони Бріллюена і до точки S значення електронних ефективних мас суттєво різняться і становлять, відповідно, 0.15m0 і 1.44 m0.
3. На підставі концепцій розподілу електронної густини, деформаційної густини та лапласіана густини встановлено, що внутрішньошаровий звязок INBR має змішаний іонно-ковалентний характер. Виявлено, що участь 5s2 електронної пари індію у звязуючих взаємодіях приводить до появи ковалентної складової у слабкому Ван-дер-Ваальсовому звязку між шарами.
4. Аналіз виміряних рентгенівських фотоелектронних спектрів, розрахованих розподілів повної густини станів і парціальних внесків окремих станів у зарядову густину показує, що вершина валентної зони в точці ?* сформована SIN, PXBR та PYBR станами. Мінімум зони провідності на лінії H (H3 стан), формується звязаними pz-орбіталями In, в результаті, найнижчі зона-зонні переходи відбуваються у катіонній підгратці.
5. Проведено розрахунки повної енергії, рівноважних структурних параметрів та атомних характеристик монокристалів INBR. Отримані теоретичні рівноважні параметри гратки та іонні позиції в елементарній комірці задовільно корелюють із експериментальними даними. Виявлено сильну анізотропію модуля обємного стиску вздовж кристалофізичних осей.
6. На основі поляризованих спектрів відбивання, отриманих при T=4.2 K у спектральній області до 30 ЕВ, проведено розрахунки оптичних функцій INBR і проаналізовано їх фізичний зміст. Виразна поляризаційна залежність оптичних спектрів у площині шару пояснюється впливом ланцюжків звязків In-In вздовж напрямку кристала.
7. Розрахунок теоретичних спектрів уявної частини діелектричної проникності дозволив провести ідентифікацію осциляторів оптичних переходів як з топологічної, так і з поляризаційної та кристалохімічної точок зору. Показана роль екситонних збуджень у послабленні правил відбору та перебудові оптичних спектрів поблизу краю фундаментального поглинання.
Список литературы
1. Авдиенко К.И., Артюшенко В.Г., Белоусов А.С. и др. Кристаллы галогенидов таллия. Получение, свойства и применение. - Новосибирск, Наука, Сиб. от-ние, 1989. - 151с.
2. Шека И.А., Шека З.А. Галогениды индия и их координационные соединения. - К.: Наукова думка, 1981. - 300с.
3. Shah K.S., Bennett P., Misra M.M. Characterization of indium iodide detectors for scintillation studies // Nucl. Instrum. Meth. A.- 1996. - Vol. 380. - P. 215-219.
4. Kovalev V.I. Stimulated Brillouin Scattering in the Midinfared Region of the Spectrum // J. Russ. Laser Res. - 2002. - Vol. 23 (1). - P. 7-23.
5. Карась В.П. Перспективные материалы для окон CO2-лазеров. Обзорная информация. Серия: Монокристаллы. - М.: НИИТЭХИМ, ВНИИМ, 1978. - 53с.