高压强下GaN的结构相变及电子结构的第一性原理研究

材料导报, 2015, 29(22): 141-149. doi: 10.11896/j.issn.1005-023X.2015.22.031

高压强下GaN的结构相变及电子结构的第一性原理研究

李健翔 ^1, , 符斯列 ^2, , 蒋联娇 ^3, , 马娟娟 ^4, , 詹吉玉 ^5,

1.华南师范大学物理与电信工程学院,广东省量子调控工程与材料重点实验室,广州510006

2.华南师范大学物理与电信工程学院,广东省量子调控工程与材料重点实验室,广州510006

3.华南师范大学物理与电信工程学院,广东省量子调控工程与材料重点实验室,广州510006

4.华南师范大学物理与电信工程学院,广东省量子调控工程与材料重点实验室,广州510006

5.华南师范大学物理与电信工程学院,广东省量子调控工程与材料重点实验室,广州510006

基金项目: 国家自然科学基金(10575039) 广东省自然科学基金(S2013010012548)

关键词：第一性原理 , GaN , 结构相变 , 电子结构

First-principles Investigation of Structural Phase Transition and Electronic Structures of GaN Under High Pressure

Keywords： first-principles , GaN , phase transition , electronic structure

基于密度泛函理论的平面波赝势方法,选择广义梯度近似(GGA)下的PBE算法-关联泛函对GaN晶体结构、能带结构以及电子态密度随压强的变化进行了研究,并计算出GaN材料的相变点压强值.研究结果表明:随着压强增加,常见的纤锌矿与闪锌矿GaN会发生结构相变成岩盐矿结构,并且其能带结构均由直接带隙转变成间接带隙.其中,通过焓相等原理得到纤锌矿到岩盐矿结构的相变压强为44.4 GPa,而闪锌矿到岩盐矿结构的相变压强为43.6 GPa.此外,随着压强增大,GaN纤锌矿、闪锌矿和岩盐矿的价带态密度均向低能方向偏移,而导带态密度向高能方向偏移,从而导致GaN共价性增强及带隙随压强增大而展宽.

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