Електронна енергетична структура твердих розчинів SixGe1-x

Abstract

Розраховано електронні енергетичні спектри Si, Ge і твердих розчинів SixGe1-x у наближенні функціонала локальної електронної густини. Матриця гамільтоніана обчислювалась у змішаному базисі, який включає функції Блоха глибоких електронів та плоскі хвилі. Отримані зонні енергії Si і Ge краще узгоджуються з експериментом, ніж розраховані за методом атомних апріорних псевдо- потенціалів. Виявлено, що в околі концентрації Si x=0,25 зонні енергії електронів провідності у долинах L1c та X1c відрізняються тільки на соті частки еВ, тобто отримується багатодолинний напівпровідник, у якому ширина забороненої зони менша від аналогічної у чистому Si, але більша від такої у чистому Ge. The electronic energy bands of Si, Ge and solid solutions SixGe1-x have been evaluated by means of the local electronic density functional approximation. The Hamiltonian matrix has been calculated on mixed basis including the core Bloch states and plane waves. The band energies in Si and Ge obtained here are in better agreement with experiment than ones calculated within the atomic norm-conserving ab initio pseudopotential approach. We found that in the vicinity of Si concentration x=0.25 the band energies of conduction electrons at L1c and X1c differs each other by 10-2 eV, and therefore we deal with multivalley semiconductor, in which the band gap is less than in pure Si and greater than in pure Ge.