理論研究層狀ZnO的晶格振動

摘"要：在極端情況下，B4相ZnO中彈性恢復力各向異性的作用遠小于極化場庫侖力作用。對于層狀Bk相ZnO而言，在同種條件下層狀Bk相ZnO中原子間縱向分量的庫侖作用較大、橫向分量的彈性恢復力較強，研究表明與B4相ZnO一樣，層狀Bk相ZnO的力學性能與二階拉曼過程基本一致。

關鍵詞：層狀ZnO；力學變化；晶格振動

中圖分類號：TB"""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.24.084

0"引言

Pueyo等實驗上成功地合成了α-BN型層狀六角結構的ZnO（Bk相）。層狀Bk相ZnO屬于六角晶格，空間群為P63/mmc。在晶胞內Zn原子和O原子的烏克夫位置為2c（1/3，2/3，1/4）、2d（2/3，1/3，1/4）。由于層狀ZnO的禁帶寬度約為3.5"eV，比纖鋅礦ZnO的略大同時其原子排列順序類似于石墨，因此有可能成為新型的光電子材料。對于層狀ZnO的研究報道不是很多，尤其是對晶格振動方面的研究還不夠深入，這需要進一步去完善。本文研究層狀ZnO的晶格振動并與比纖鋅礦ZnO的晶格振動進行比較，系統地討論了在兩個極端情況下的力學性質和二階拉曼振動選擇過程。

1"計算方法

本文采用了第一性原理計算基于DFT的CASTEP軟件，采用模守恒贗勢。電子與電子之間的交換關聯勢采用局域密度近似（"local"density"approximation，LDA）的泛函進行處理。Zn和O的電子構型分別為3d104s2和2s22p4。能量優化采用Broyden，"Fletcher，"Goldfarb，"and"Shannon"（BFGS）算法，平面波的截斷能為1000"eV。全布里淵區k點求和為7×7×4。測試結果表明進一步增加平面波的截斷能和k點數目幾乎對計算結果沒有影響。在等靜壓力下對結構優化時，作用在每個原子上的力小于0.01"eV/"時停止計算，這時的系統總能量變化小于5×10-7"eV。聲子譜計算通過線性響應微擾理論完成。……