Bond-strek- en bond-buigkrachtconstante van Bbinaire tetraëdrische halfgeleiders

Invoering

Tetraëdrisch gecoördineerde halfgeleiders van de chemische stof voor mula AN B8−N zijn uitgebreid bestudeerd vanwege hun technische en wetenschappelijke belang.De meeste halfgeleiders die in de moderne micro-elektronische industrie worden gebruikt hebben de zinkblende kristallografische structuur.De kristallen met zinkblende-structuur variëren van ruwe ijzer- en zinkmineralen tot door de mens gemaakte GaN- en BN-halfgeleiders.De specifieke omni-driehoekige aard van de atomaire structuur geeft deze materialen unieke fysieke eigenschappen.Er is de afgelopen jaren een aanzienlijke hoeveelheid experimenteel en theoretisch werk verricht op het gebied van de structurele, mechanische en optische eigenschappen van zinkblende (AIIIBV en AIIBVI). halfgeleiders [1–4].De rekkrachtconstante van de binding (α in N/m) en de buigkrachtconstante van de binding (β in N/m) van tetraëdrische halfgeleiders zijn een belangrijke parameter geweest om te bestuderen, omdat deze halfgeleiders potentieel hebben toepassingen in een verscheidenheid aan opto-elektronische apparaten zoals geïntegreerde schakelingen, detectoren, lasers, lichtemitterende diodes, modulators en filters.Met behulp van het valentiekrachtveldmodel van Keating [5] kunnen de elastische eigenschappen van zink worden bepaald gemengde vaste stoffen met een sphalerietstructuur zijn geanalyseerd door Martin [6] en verschillende andere onderzoekers [7,8].Er is een aanzienlijke hoeveelheid discrepanties ontstaan ​​tussen theorie en experiment bij het evalueren van trillingsmodi op de aarde basis van de modelparameters afgeleid van elastische constante gegevens.Momenteel zijn er betrouwbaardere gegevens over de elastische constante beschikbaar, die gedeeltelijk verschillen van de gegevens verkregen door Martin [6].Volgens Martin analyse is de bijdrage van De Coulombkracht op de elastische constanten is beschreven in termen van de macroscopische effectieve lading die verantwoordelijk is voor de splitsing van transversale en longitudinale optische modi.Lucovsky et al.[9], heeft erop gewezen dat de Martin-relatie onjuist is en dat de bijdrage van Coulomb-krachten aan de elastische constanten en de transversale optische frequenties moet worden beschreven in termen van de gelokaliseerde effectieve lading die verschilt van de macroscopische effectieve lading.Neumann [10–14] heeft het Keating-model uitgebreid door rekening te houden met gelokaliseerde effectieve lading om rekening te houden met Coulomb-kracht over lange afstand en dipool-dipool-interactie bij het analyseren van de trillingseigenschappen van binaire en ternaire verbindingen met een sphalerietstructuur.Neumann [10–14] heeft experimentele waarden van de ioniciteit van bindingen ( fi ) [8] genomen om de bijbehorende constante te bepalen met de vergelijkingen.De ab initio berekeningen voor de roosterdynamiek voor BN- en AlN-halfgeleiders zijn gegeven door Karch en Bechstedt [15].Kumar [16] heeft het model van Neumann uitgebreid in termen van plasmonenergie van de vaste stoffen, omdat: plasmonenergie hangt af van het aantal valentie-elektronen.Theoretische concepten zoals valentie, empirische stralen, elektronegativiteit, ioniciteit en plasmonenergie zijn dan nuttig [17,18].Deze concepten houden rechtstreeks verband met de karakter van de chemische binding en bieden zo middelen voor het verklaren en classificeren van veel basiseigenschappen van moleculen en vaste stoffen.

Onlangs heeft de auteur [19–24] de elektronische, mechanische en optische eigenschappen berekend met behulp van de ionische ladingstheorie van vaste stoffen.Dit komt door het feit dat de ionische lading afhangt van het aantal valentie-elektronen, wat verandert wanneer een metaal een verbinding vormt.Daarom dachten we dat het interessant zou zijn om een ​​alternatieve verklaring te geven voor de rekkrachtconstante van de binding (α in N/m) en de buigkrachtconstante van de binding (β in N/m) van zinkmengsel (AIIIBV en AIIBVI) gestructureerde vaste stoffen.

Theorie, resultaten en discussie De krachtconstante voor het uitrekken (α) en buigen van de binding (β) hangt af van de afstand van de dichtstbijzijnde buur, verkregen uit roostertrillingsgegevens.Dergelijke mogelijkheden hebben het voordeel dat ze het weerzinwekkende behouden aantrekkingskrachten in dezelfde wiskundige vorm.Neu main [10–14] en Harrison [25,26] zijn beschreven als de eenvoudigste vorm van interatomair potentieel.Beide auteurs zijn ervan uitgegaan dat zowel de weerzinwekkende als de aantrekkelijke delen van De interatomaire potentiaal wordt beschreven door de machtswet van de dichtstbijzijnde buurafstand (d).Deze vorm van potentieel voor de totale energie per atoompaar kan worden geschreven als [11] waarbij αo en x constanten zijn.De andere vorm van potentieel is gebaseerd op Morse-potentieel.Bij dit soort potentiaal worden zowel de afstotende als de aantrekkelijke termen beschreven door exponentiële functies van de afstand tot de dichtstbijzijnde buur.De algemene vorm van Morse-potentieel wordt gegeven door [11] Fig. 1. In de grafiek van log (α in N/m) en log d3 liggen AIII BV-halfgeleiders op een lijn die bijna evenwijdig is aan de lijn voor AII BVI-halfgeleiders, die afhankelijk is van het product van ionische ladingen.In deze figuur allemaal experimentele banden constante waarden voor de rekkracht zijn overgenomen uit [10,11]. waarbij C en D constanten zijn, die afhangen van de kristalstructuren, en d de dichtstbijzijnde buurafstand in Å is.Z1 en Z2 zijn respectievelijk de ionische ladingen op het kation en het anion.

Waar A en S constanten zijn en de waarde van constanten respectievelijk 410 en 0,2 is.Z1 en Z2 zijn respectievelijk de ionische lading op het kation en het anion, en d is de dichtstbijzijnde buurafstand in Å.Ioniciteit van de A-B-binding in de AIIIBV- en AIIBVI-halfgeleiders.

In de bovenstaande vergelijkingen.(5) en (6), α is in N/m in e V. Beause, plasmon-energie hangt af van het aantal valentie-elektronen en de ionische lading hangt ook af van het aantal valentie-elektronen, dat verandert wanneer een metaal een verbinding vormt .De bindingsrekkrachtconstante (α) van AIIIBV en AIIBVI

Met behulp van de gerapporteerde waarden van fi [27,28] heeft Neumann [10] een grafiek getekend tussen β/α en (1 − fi ) en is er een lineair verband tussen deze waarden verkregen.Gebaseerd op de kleinste kwadraten fit van de datapunten is de volgende relatie ontstaan De verkregen halfgeleiders vertonen een lineair verband wanneer ze worden uitgezet tegen de afstand van de dichtstbijzijnde buur, maar vallen op verschillende rechte lijnen volgens het ionische ladingsproduct van de verbindingen, dat wordt weergegeven in figuur 1. We observeren dat in de grafiek van de rekkrachtconstante (α) en de afstand van de dichtstbijzijnde buur;de AIIIBV-halfgeleiders liggen bijna parallel aan de lijn voor de AIIBVI-halfgeleiders.Uit figuur 1 is het vrij duidelijk dat de binding De trends in de rekkrachtconstante (α) in deze verbindingen nemen af ​​naarmate de afstand tot de dichtstbijzijnde buur toeneemt en vallen op verschillende rechte lijnen volgens het ionische ladingsproduct van de verbindingen.

In het vorige werk, [19–24], hebben we eenvoudige uitdrukkingen voorgesteld voor de structurele, elektronische, optische en mechanische eigenschappen zoals roosterconstanten (a), heteropolaire energieverschillen (Ec), gemiddelde leeftijdsenergieverschillen (bijv.), kristalioniciteit (fi), diëlektrische constante (ε∞), elektronische gevoeligheid (χ), cohesieve energie (Ecoh), bulkmodulus Waar βo = 0,28 ± 0,01 de evenredigheidsconstante is.

In eerder onderzoek hebben we al gedefinieerd dat kristalioniciteit fi afhangt van het product van de ionische lading en de afstand van de dichtstbijzijnde buur [21].De bindingsbuigkrachtconstante (β) van AIIIBV- en AIIBVI-halfgeleiders vertoont een lineaire relatie wanneer uitgezet tegen de afstand van de dichtstbijzijnde buur, maar vallen op verschillende rechte lijnen volgens het ionische ladingsproduct van de verbindingen, weergegeven in figuur 2. We zien dat in de grafiek van de buigkracht van de binding constante (β) en afstand van de dichtstbijzijnde buur;de AIIIBV-halfgeleiders liggen bijna parallel aan de lijn voor de AIIBVI-halfgeleiders.Uit figuur 2 blijkt duidelijk dat de buigkrachtconstante (β) van de binding hierin een trend vertoont verbindingen nemen af ​​met toenemende afstand tot de dichtstbijzijnde buur en vallen op verschillende rechte lijnen volgens het ionische ladingsproduct van de verbindingen.Volgens ons eerdere onderzoek [21] en Fig. 2, respectievelijk anion, en d is de afstand van de dichtstbijzijnde buur in Å.

Een gedetailleerde bespreking van de interatoomkracht voor deze materialen is elders gegeven [5–16] en zal hier niet worden gepresenteerd.Met behulp van vergelijkingen.(10) en (12) interatomaire krachtconstante voor AIIBVI- en AIIIBV-halfgeleiders zijn berekend.De resultaten zijn weergegeven in Tabel 1. De berekende waarden komen goed overeen met de waarden gerapporteerd door eerdere onderzoekers [10,11,16].

Conclusie

We komen tot de conclusie dat het product van ionische ladingen van welke verbinding dan ook een sleutelparameter is voor het berekenen van de fysische eigenschappen.De interatomaire krachtconstante van deze materialen is omgekeerd gerelateerd aan de afstand van de dichtstbijzijnde buur hangt rechtstreeks af van het product van ionische ladingen.Van Fig.1 en 2 zien we dat de datapunten voor de AIIIBV-halfgeleiders op een lijn liggen die bijna parallel loopt aan de lijn voor de AIIBVI-halfgeleiders, wat betekent dat ionenbinding domineert al deze verbindingen.Het is ook opmerkelijk dat de voorgestelde empirische relatie eenvoudiger en breder toepasbaar is en dat de waarden beter overeenkomen met de experimentgegevens vergeleken met de empirische relatie voorgesteld door eerdere studies. onderzoekers [5–16].We zijn redelijk succesvol geweest in het berekenen van de rekkrachtconstante van de binding (α in N/m) en de buigkrachtconstante van de binding (β in N/m) met behulp van het product van ionische ladingen en de afstand van de dichtstbijzijnde buur van de materialen voor zinkmengselkristallen.