ZnSe的电子结构和性质ppt课件

1、ZnSe的电子结构和性质目录 1.绪论 课题背景、研究现状。 ZnSe的晶体结构、性质。 2.本课题的研究内容 理论基础：第一性原理、密度泛函理论、态密度。 用量化软件分析研究ZnSe晶体结构，原子Mulliken布居情况，以及能带结构的分析。 3.结果与讨论 4.结论与展望 课题背景 ZnSe属直接带隙-族半导体,是制造蓝光半导体激光器件,非线性光热器件和红外器件的重要材料。ZnSe是一种重要的半导体光电材料，在光致发光和电致发光器件、太阳能电池、红外探测器和激光器等领域都有重要的用途。 半导体激光广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器激光笔），是目前生产量最大的激光器

2、。ZnSe的晶体结构、性质及应用 闪锌矿ZnSe晶体类似于金刚石结构，每个ZnSe晶胞中含四个Zn原子和4个Se原子，Zn和Se各自按面心立方密堆排列，两者沿空间对角线方向相互移动四分之一体对角线长套构而成，互为四面体的体心，如右图所示。ZnSe的晶体结构、性质及应用 ZnSe被认为是一种较好的制备蓝绿激光器的材料,已引起世界各国科研人员的广泛关注。 随着激光技术的飞速发展,人们发现掺杂过渡金属离子的族主体材料(ZnSe、ZnS、ZnTe等)具有较佳的中红外特性,是大气环境监测、激光遥感、光通信、人眼安全探测系统、神经外科、高分辨率光谱学、激光雷达、光学参量振荡OPO的理想光源。 理论基础 量

3、化计算软件是一个基于密度泛函方法的从头算量子力学程序。用Fortran90语言编写，用密度泛函理论模拟固体、界面和表面的特性，研究的材料包括陶瓷，半导体，金属，矿物，沸石，液晶等。典型的应用包括表面化学，键结构，态密度和光学性质等研究， 量化计算软件也可用于研究体系的电荷密度和波函数的形式。 理论基础 第一性原理计算方法概述： 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，习惯上称为第一性原理。 计算方法是指仅需采用5个基本物理常数:m、e、h、c、KB。 理论基础 密度泛函理论 薛定谔求解 局域密度近似(Loca

4、l spin Density Approximation，LDA) 广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation，GGA) 赝势、超软赝势理论基础 Zn原子和Se原子的Mulliken布居情况： ZnSe的Zn原子失去电子，为电子的给体，Se原子得到电子，为电子受主。 结果与讨论ZnSe共价键 ZnSe 共价键的结合关系： Zn与Se原子之间距离很近，其键长约为2.54208nm，在原子之间形成包含弱离子键的共价成份较高的共价键。能带结构 ZnSe能带结构图 ： 图中可以看出ZnSe的价带基本上可以分为四个区域：-7.26eV以下的下带；-7.26-5eV

5、的中间价带；-5-0.2eV处的上价带；0eV以上的导带部分。 ZnSe图谱分析与讨论 1.常温常压下Zn的分波态密度图： 能量位于-7.26-5ev的电子个数最多。ZnSe图谱分析与讨论 2.常温常压下Se的分波态密度图： Se原子而言，在导带的低能区，4s电子表现的较为突出，在导带的高能区，4p电子相比之下所做的贡献多一些。 ZnSe图谱分析与讨论 3.常温常压下ZnSe的总体态密度： 结论 （1ZnSe晶胞参数表可知，晶胞间距为4.151nm，晶格夹角为60。ZnSe原胞体积为50.583076nm3。 （2Zn原子的电子主要分布在d轨道,价电子构型为3d104s2，而Se原子的电子主要分布在P轨道，价电子构型为4s24p4。 （3ZnSe的Zn原子失去电子，为电子的给体，Se原子得到电子，为电子受主。Zn与Se原子之间距离很近，其键长约为2.54208nm。结论 （4Zn原子的3d轨道上的电子定域性很强，但仍然有部分电子与Se原子的4p轨道成键