Ⅱ-Ⅵ族化合物原子間相互作用勢的第一性原理研究的綜述報告

Ⅱ-Ⅵ族化合物原子間相互作用勢的第一性原理研究的綜述報告Ⅱ-Ⅵ族化合物是指由第二族元素（如：鋅、鎘等）和第六族元素（如：硫、硒等）組成的化合物。這些化合物廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件、光電子器件等眾多技術(shù)領(lǐng)域中。因此，對這些化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的研究至關(guān)重要。而化合物原子間的相互作用勢是其中一個重要的研究方向。本文將綜述對Ⅱ-Ⅵ族化合物原子間相互作用勢的第一性原理研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。Ⅰ.研究背景在半導(dǎo)體器件和光電子器件的制造過程中，研究化合物原子間相互作用勢的性質(zhì)對于預(yù)測物質(zhì)的光電性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等具有重要的意義。傳統(tǒng)的實驗技術(shù)往往難以測量化合物原子間的相互作用勢，并且難以對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的化合物進(jìn)行實驗研究。因此，第一性原理計算成為了研究化合物原子間相互作用勢性質(zhì)的理想手段。Ⅱ.第一性原理的基本原理第一性原理是基于量子力學(xué)原理的計算方法，可以精確計算材料體系的各種性質(zhì)（如：結(jié)構(gòu)、能量、電導(dǎo)率等）。其基本思路是將多粒子體系的波函數(shù)用單個粒子波函數(shù)展開，通過實際的材料中電子波函數(shù)的特定形式，確定材料內(nèi)電子結(jié)構(gòu)的特征，計算出材料內(nèi)電子的能量、動量等物理量，并進(jìn)一步得到材料的總能量、晶格參數(shù)等重要性質(zhì)。第一性原理從本質(zhì)上觀察材料，不需要對材料的物理、化學(xué)性質(zhì)有任何先驗知識，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。Ⅲ.Ⅱ-Ⅵ族化合物的第一性原理計算方法Ⅱ-Ⅵ族化合物的第一性原理計算方法常用的有以下兩種：1.密度泛函理論（DFT）密度泛函理論是材料計算領(lǐng)域中最為廣泛使用的一種第一性原理計算方法。它是基于電子云密度的理論，用一種看似簡單的公式來描述體系的總能量。此方法的難點在于需要選用合適的交換-相關(guān)勢（exchange-correlationpotential）來計算電子云的數(shù)量。DFT方法具有較好的精度，但其計算量大，需要使用高性能計算機(jī)。2.雜化密度泛函理論（hybridDFT）雜化密度泛函理論是將DFT方法與旋波軌道方法相結(jié)合的計算方法。它能夠減小DFT方法計算能隙過小和價帶頂隨體系中出現(xiàn)的問題。雜化密度泛函理論模型可以準(zhǔn)確地描述物質(zhì)的能帶結(jié)構(gòu)和傳導(dǎo)特性，對于材料計算中缺陷、極化、表面、界面等方面的應(yīng)用也較為有效。Ⅳ.Ⅱ-Ⅵ族化合物原子間相互作用勢的第一性原理研究近年來，研究人員已經(jīng)通過第一性原理計算、雜化密度泛函理論計算等方法，研究了Ⅱ-Ⅵ族化合物原子間相互作用勢的性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，Ⅱ-Ⅵ族化合物的原子間相互作用勢主要來源于帶間相互作用和金屬鍵相互作用兩種機(jī)制。1.帶間相互作用帶間相互作用主要來自于Ⅱ族元素和Ⅵ族元素之間的價帶和導(dǎo)帶之間的能隙。在Ⅱ-Ⅵ族化合物中，由于原子間的化學(xué)鍵及共價鍵的存在，明顯地減小了能帶隙。因此該機(jī)制主要影響化合物的點綴能和介電性質(zhì)。2.金屬鍵相互作用金屬鍵相互作用是由于原子元素之間的電子云的重疊而造成的。在Ⅱ-Ⅵ族化合物中，金屬鍵相互作用起到了主要的作用，其影響主要表現(xiàn)在化合物的彈性特性及其應(yīng)變響應(yīng)中。Ⅴ.結(jié)論和展望本文對Ⅱ-Ⅵ族化合物原子間相互作用勢的第一性原理研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了綜述。第一性原理方法可以計算化合物原子間相互作用勢的性質(zhì)，并且具有較高的精度。在未來的研究中，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)第一性原理計算方法，以提