第一性原理研究纤锌矿结构aln和inn的声子及热力学性质

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1、学校代码：10126分类号：——论文题目学号：——编号：——，第一性原理研究纤锌矿结构A1N和InN的声子及热力学性质学院：物理科学与技术学院专业：物理学研究方向：凝聚态物理姓名：付佳琦指导教师：梁希侠2015年5月1日附

2、生声明一㈣Y28删40198学位论文作者签名：五查』坌筠指导教师签日期：a出喹(叠墨：垦日在学期间研究成果使用承诺书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印

3、或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。学位论文作者签名：丛磁指导教师签日期：趣f丛‘目点111日第一性原理研究纤锌矿结构AIN和InN声子和热力学性质摘要在过去十年中，III．V族氮化物半导体在光电和电子设备技术应用已经引起了相当大的关注。其中氮化铝(A1N)与氮化铟(InN)，具有较高的热导率，熔点高，大体积弹性模量等优良特

4、性，同时也具有晶格振动(声子)密切相关的优良的电子、光学以及热性能。根据密度泛函理论，本文探讨纤锌矿结构A1N与InN能带结构及态密度，声子色散及态密度，以及相关热力学性质。主要软件为Quantum．ESPRESSO软件的PWscf软件包。运用了不同交换关联能，分别是广义梯度近似(GGA)及局域密度近似(LDA)进行所有相关讨论，并把结果与其它理论及实验值进行了比较。结果说明A1N与InN都属于直接带隙半导体。通过计算A1N与InN的声子，不仅得到了声子频谱，声子态密度曲线，还利用LDA和GGA近似计算了玻恩有效电荷张量和高频介电常数。

5、最后采用准简谐近似办法，讨论纤锌矿结构A1N与InN于声子的热力学性能，得到了自由能、比热、熵与声子内能与温度之间的关系曲线以及在零温和常温下的德拜温度。所得结果与其他理论结果以及实验结果作了分析，结果都符合非常好。关键词：III．V族氮化物；第一性原理；能带结构；声子谱；热力学性质FIRST-PI之INCIPLESSTUDIESOFPHONONSANDTHERMAI，PROPERYIESOFAlNANDInNINⅥ厂I爪TZITESTIWCTUREABSTRACTGroup-Illnitrideshaveattractedconsid

6、erableattentionduringthepastdecadeduetotechnologicalapplicationsinoptoelectronicandelectronicdevices．Aluminumnitride(A1N、)andIndiumnitrideis(INN)theimportantmaterialsamongthem．Ithashi曲thermalconductivity,highmeltingpoint，andlargebulkmodulus．Attentionhasalsobeenpaidtothel

7、atticevibrations(phonons)，whichrelatedcloselytotheirelectric，opticalaswellasthermalproperties．Inthisthesis，wecalculatethebandstructure，densityofstates，phonondispersionsandthermodynamicpropertiesofwurtziteA1NandInNusingthelocaldensityapproximation(LDA)andthegeneralizedgra

8、dientapproximation(GGA)．ThesoftwarePWscfofQuantum-Espressoisused．TheresultsshowthatwurtziteA1NandInNaredirectgapsemiconductors．ThephonondispersioncurvesforthewurtziteA1NandBNareobtained．TheA1NandInNborneffectivechargetensorsandhigh-frequencydielectricconstantsarealsocalc

9、ulatedbyA1NandInNphonondispersionsintheLDAandGGAapproximation．Thephononinternalenergy,vibrationalfreeen