BaSe准粒子能带结构.PDF

第 55 卷 第 7 期 2006 年 7 月 物 　理 　学 　报 Vol. 55 ,No. 7 ,July ,2006 ( ) 10003290200655 07 359704 ACTA PHYSICA SINICA 2006 Chin. Phys. Soc. BaSe 的准粒子能带结构 陈德艳 　吕铁羽 　黄美纯 ( 厦门大学物理系 ,福建 厦门　361005) ( ) 2005 年 11 月 24 日收到;2006 年 2 月 20 日收到修改稿 　　运用标准的准粒子 GW 方法重新考察了 BaSe 的准粒子能带结构. 为便于比较 , 同时计算了局域密度近似 ( ) ( ) LDA 和广义梯度近似 GGA 下的能带. 结果表明 ,LDA 和 GGA 方法都不能准确描述这个材料的带隙. 与实验测量 值对比 ,其误差分别达到 399 %和 326 %. GW 准粒子能带的结果则可以对其带隙作出大幅度的修正 ,得到与实验 测量相当符合的理论结果. 与已有的计算结果不同 ,B 1 结构 BaSe 准粒子能带具有 Γ点直接带隙特性 ,表明在 Ba 价电子组态中考虑 4d 电子的作用至关重要. 关键词 : BaSe , GW , 能带结构 , 带隙 PACC : 7125R , 7115T 工具. 在固体中 ,对价带结构、体模量、晶格类型、格 1 引 言 常数、形变势、晶格振动色散关系等基态性质都有满 意的结果. 但是对多粒子体系的激发态 ,特别是半导 ⅡA ⅥB 族化合物作为另一类光电子材料 , 以其 体和绝缘体的带隙 ,一般比实验数值小 30 % —50 % 优异的光电子特性已成为光电子技术领域里越来越 甚至更多 ,成为著名的“带隙偏小”问题. 对于金属 , 得到关注的材料. 它们在 LEDs (lightemitting diodes) 则存在“带宽偏大”问题. 关键在于基态理论保持体 和LDs (laser diodes) 等领域也有潜在的应用前景. 迄 系的粒子数N 不变 ,而带隙问题涉及粒子数为 N ± 今为止 ,人们已经对由 Be ,Mg ,Ca 和 Sr 与 Ⅵ族元素 1 的体系. 同时 ,在描写基态和激发态时 ,粒子间的 组成的化合物作了很多系统的分析与研究[1 —3 ] ,然 交换关联作用并不相同. 为了解决这个问题 ,在上世 而对 Ba 的 Ⅵ族化合物研究得比较少 ,仅有的几个能 纪 80 年代中后期 ,Louie 的研究组根据 Hedin 关于自 带理论研究皆限于LDA 近似计算 ,得到的带隙论理 能的 GW 近似[7 ] ,提出了研究半导体准粒子能带的 ( ) ( ) 值 ～2eV 与实验值 ～36eV 相差颇大. 更重要的 方法. 其中 G 是 Green 函数 , W 表示考虑屏蔽效应 是 ,1994 年 Kalpana 等人给出