半导体hgs在高压下的电子结构和能带结构的研究

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1、分类号：O471.5UDC：D10621-407-(2009)2670-0密级：公开编号：2005032017成都信息工程学院学位论文半导体HgS在高压下的电子结构和能带结构的研究论文作者姓名：王鑫申请学位专业：光信息科学与技术申请学位类别：理学学士指导教师姓名（职称）：周绍元（高级实验师）论文提交日期：2009年06月01日半导体HgS在高压下的电子结构和能带结构的研究摘要半导体HgS在激光器、发光二极管、光放大器、光纤通信光电子学领域有着十分广泛的用途，是非常重要的半导体材料。首先，我们可以利用平面波赝势密度泛函理

2、论研究HgS的能带结构以及态密度。在计算中得到了HgS的间接带隙为Eg=3.652Ev。这个结果与其他的理论和试验结果相一致。其次，我们利用同样的方法研究了HgS的光学性质。当光通过晶体材料时会发生各种现象：反射、吸收、能量损失等。这和光与晶体中的电子、杂质等的相互作用密切相关。通过研究固体中的光吸收光发射，可以直接得到晶体中电子的状态——能带结构和其他的激发态信息。HgS是半导体，带隙宽度是2.1eV，具有螺旋链结构。当压力大于8GPa时，它的电导率随着压力的增加而迅速增加，同时电导率随着温度的增加而增加，表现出半导

3、体的导电特性。当压力高于29GPa时，样品的电导率基本上不再随着压力的增加而改变，同时样品的电导率随着温度的增加而减小，样品呈现金属导电特性。因此我们确定了-HgS金属化的压力是29GPa。利用第一性原理，计算了不同相变压强的能带结构，态密度和光学性质并分析其变化规律。关键词：硫化汞；电子结构；能带结构TheStudyoftheElectronicStructureandEnergyBandStructureforSemiconductorHgSUnderHighPressureAbstractAssemiconduc

4、tors,HgSisthemostsuitablecandidatesforsemiconductorlasers，lightemittingdiodes，opticalamplifierandopticalfibercommunication.Firstly,thebandstructurepropertiesandDensityofstates(DOS)ofHgSisalsoinvestigatedbyabinitioplane-wavepseudopotentialdensityfunctionaltheory.

5、Theenergybandgapwhichhasbeenalsodeducedfromthebandstructureplotsis3.652eV,whichiswellconsistentwiththeexperimentaldataandothertheoreticalresults.Finally,theopticalpropertiesofHgSundervariouspressureshavebeeninvestigatedbyusingthesamemethod.Themeasurementofoptica

6、labsorptionspectrayieldsinformationaboutthedifferencebetweenenergylevelsandabouttheintensityofthetransitionbetweenenergylevels,whichisrelatedtothestrengthofthecouplingwiththeexternalelectricfieldinducingthetransition.Therealpartofthedielectricfunctionwasderivedf

7、romtheimaginarypartbyKramers-Kronigdispersionrelationship.An-HgSisasemiconductorwiththeenergygapof2.1eV,anditsstructureconsistsofatominparallelhelicalchains.Above8GPa,theconductivityincreasesrapidlywithpressure,andtheconductivityalsoincreaseswithtemperature,indi

8、catingatransportcharactericofasemiconductor.Above29GPa,theconductivitydosealmostnotincreasewithpressure,andtheconductivitydecreaseswithtemperature,indicatingatranspor