Электронная энергетическая структура соединений AIIIBV, AIVBIV и твёрдых растворов на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ЖДАНОВА Татьяна Павловна

ЭЛЕКТРОННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СОЕДИНЕНИЙ АШВУ, А1УВП и ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Ростов - на — Дону 2006 г.

г

Работа выполнена на кафедре физики Донского государственного технического университета

Защита состоится « 28 » декабря 2006 г. в «14 » часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.05 по физико - математическим наукам в Ростовском государственном университете по адресу: 344090, г. Ростов - на - Дону, пр. Стачки, 194, НИИ физики РГУ, аудитория 411.

Отзывы просьба направлять по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194, НИИ физики РГУ, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.208.05 Гегузиной Г. А. ;

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке РГУ: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан « » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.208.05 по физико — математическим наукам, кандидат физико-математических наук.

Ведущая организация:

Официальные оппоненты:

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор Никифоров Игорь Яковлевич доктор технических наук, доцент Илясов Виктор Васильевич доктор физико-математических наук, профессор Бугаев Лусеген Арменакович кандидат физико-математических наук, доцент Колпачев Алексей Борисович Воронежский государственный университет

старший научный сотрудник

Гегузина Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Одной из фундаментальных задач физики является описание сред с различного рода нарушениями регулярности. Так, наличие в кристаллической решетке дефектов типа случайного замещения, даже при достаточно малом проценте замещения, затрудняет последовательную постановку задачи расчета электронной структуры в рамках подходов, базирующихся на точной трансляциотгой симметрии. С другой стороны, по понятным причинам, привлечение чисто феноменологических теорий, равно как и создание "правдоподобных" компьютерных моделей, вряд ли следует считать приемлемым выходом из положения. Компромиссом здесь является нахождение оптимального сочетания первопринциютых соображений с модельными допущениями, основанными на опытных данных. Именно такая попытка и делается в настоящей работе. Примененный здесь метод позволяет рассчитывать электронную структуру твердых растворов с произвольным числом замещения, а степень детализации описания - достаточна для уверенного различения разных структурных модификаций одного и того же состава по расчетным электронным распределениям.

Постоянно растущие потребности техники и технологии требуют решения проблемы создания материалов с заданными свойствами и, в частности, - селективного управления макроскопическими свойствами материала. Теоретические исследования зависимости различных макроскопических характеристик материала от химического состава, структурной модификации и электронной структуры последнего являются шагом в этом направлении, что, в свою очередь, тоже свидетельствует об актуальности темы диссертации.

Изучаемые в работе бинарные соединения (AIN, GaN, BN, SiC, алмаз и др.) и их твёрдые растворы, с одной стороны, являются наиболее перспективными широкозонными полупроводниками, а с другой - относятся к особо термостойким высокотемпературным соединениям. Полупроводниковые материалы на их основе представляют в настоящее время большой практический интерес для ряда новых отраслей техники, космической и атомной промышленности, тонких химических технологий и т.д. В частности, такие материалы находят широкое применение при создании высокоэффективных оптических накопителей информации, дисплеев, лазеров для полевых условий, экологических детекторов и пр. Действующие в твёрдых растворах возмущающие

факторы, как-то: рассогласование решеток между слоями, деформация слоев в сверхрешётках вследствие спонтанной поляризации и т.п., - могут оказывать существенное влияние на электротехнические характеристики и электронную структуру полупроводников. Поэтому изучение эффектов, обусловленных взаимодействиями на уровне электронной подсистемы твёрдых растворов, является актуальной задачей.

Цель работы. Исследование электронной структуры соединений АШВУ и А^В™ в различных кристаллографических модификациях и твёрдых растворов на их основе. "

При этом решались следующие основные задачи:

• Исследовать применимость метода локального когерентного потенциала для соединений АШВУ, А1УВ1У в различных модификациях;

• Объяснить особенности и форму рентгеновских спектров исследованных соединений на основе рассчитанных локальных парциальных плотностей электронных состояний;

• Исследовать динамику перестройки в электронной энергетической структуре вюртцитных и сфалеритных твердых растворах АШ-ОаТМ, ВЫ-А1Ы, В1Ч-ОаЫ по мере изменения взаимной концентрации компонент;

• Изучить концентрационные зависимости ширины валентной и запрещенной полос твердых растворов вышеупомянутых систем.

В качестве объектов исследования были выбраны нитриды элементов 3-й группы периодической таблицы: такие как нитриды бора, алюминия, галлия, а также некоторые карбиды элементов 4-й группы, такие как карбид кремния и твердые растворы на их основе. Эти соединения могут существовать в вюртцито- (IV-), сфалерито-(о) и графитоподобной (Л-) модификациях. Исследовано 10 бинарных соединений и более 30 твердых растворов на их основе. Научная и практическая ценность

В работе впервые проведены расчеты электронной структуры вюртцитоподоб-иых нитридов и карбидов методом ЛКП в рамках теории многократного рассеяния, что позволило провести интерпретацию экспериментальных данных по фотоэлектронному и рентгеновскому рассеянию для этих соединений. Метод расчета впервые аггро-

бировзн для твердых растворов замещения, таких как В^А!^ В^Оа^, А1^0а[.ч (х = О, 0.1; 0.25; 0.5; 0 7; 0.75; 1), ахВ,.хЫ, ЯХВЫ,.Х(К- С, О; х=0-1) и Я^^С (х = 0.010.5; К = С, А1, ТТ). Рассчитанные парциальные электронные плотности сопоставлены с рентгеновскими спектрами бора, азота, алюминия, галлия, углерода и кремния в соответствующих бинарных соединениях. В предположении неизменности кристаллографической симметрии решетки, впервые прослежены изменения электронной энергетической структуры при постепенной замене одного из компонентов соединения другим. Впервые доказана применимость расчетов приближения виртуального кристалла для интерпретации электронных спектров твердых растворов (на примере соединения А1хЫОа,.х).

Впервые в качестве исследуемого объекта рассматривалось не единичное соединение, а диаграмма состава как целое, что позволило качественно расширить классы изучаемых объектов и обеспечить универсальность постановки и серийность получаемых результатов. Впервые получены концентрационные зависимости модуля всестороннего сжатия Во и ширины вершины валентной и запрещенной полос для кубических и вюртцитных кристаллов изученного класса соединений. Полученные результаты дают возможность новой интерпретации экспериментальных рентгеновских спектров для реальных полупроводниковых материалов.

Основные научные положения, выносимые на защиту;

1. Метод локального когерентного потенциала применим для расчетов электронной структуры широкозонных полупроводников со структурой вюртцита, сфалерита и графита. Метод дает результаты, согласующиеся с экспериментом, и имеет удовлетворительную сходимость по числу атомов в кластере.

2. В ряду "сфалерит — вюртцит - графит" переход от одного представителя к другому сопровождается качественным изменением формы распределения электронных состояний по энергии в валентной полосе, причем во всех рассмотренных случаях в сфалерите доминирует низкоэнергетический пик плотности электронных состояний, тогда как в вюртците - высокоэнергетический пик. В графитоподобной модификации понижение симметрии сопровождается расщеплением спектра валентной полосы на отдельные компоненты.

3. Для твердых растворов системы А1-Оа-Ы расчеты электронной структуры по ме-

году локально-случайного замещения и расчеты в приближении виртуального кристалла, дают эквивалентные результаты. Однако применение второго из сопоставляемых методов позволяет проводить расчеты для произвольных концентраций компонент, что значительно расширяет спектр соединений, доступных изучению. 4. В исследованных системах Al-Ga-N, B-Ga-N и B-A1-N имеет место нелинейная зависимость ширины запрещенной и валентной полос от концентрации компонент. Отклонение от линейности особенно велико в системе B-A1-N типа вюртцит, где оно достигает ~ 0.9 эВ. Личный вклад соискателя. Лично автором проведены: анализ литературных источников по свойствам объектов исследования для использования в качестве исходных данных в расчетах; адаптация комплекса программ расчета электронной плотности соединений со структурой вюртцит; все расчеты электронной структуры соединений AraBv, AIVBIV и твердых растворов на их основе методом локального когерентного потенциала в приближении многократного рассеяния; создание вспомогательных интерфейсных элементов визуального контроля построения кристаллической решетки.

Апробация и сравнительное исследование метода расчета электронной энергетической структуры в приближения виртуального кристалла на примере твердых растворов проводились совместно с к.ф.-м.н. Б.В.Габрельяном.

Постановка задачи, анализ результатов и формулировка положений, выносимых на защиту, сделаны совместно с руководителями И.Я. Никифоровым и В.В Илясовым. Апробация работы. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на: ЕМС-17 Seventeenth European Crystallographic Meeting (Lissabon-Portugal, 24-28 Aug. 1997); Международной конференции "Новейшие процессы и материалы в порошковой металлургии" (Киев, 1997); Materials Structure in Chemistry, Biology, Physics and Technology: Bul. of the Czech and Slovak Crystallographic Association. (Praha, 15-20 Aug. 1998); XVI научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (г. Ижевск 15-18 декабря 1998); XVIIIth IUCr Congress. (Glasgow, Scotland, Aug. 4-13 1999); XVII научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (г. Екатеринбург, 15-17 сентября 1999); 3rd Russian-Gennan Seminar on Electron and X-Ray Spectroscopy. (Yekaterinburg, 1999); XAFS XI The ll,h International Conference on X-ray Absorption Fine Structure, Ako Hygo Prefecture (Japan, 26-30 July

2000); XVIII Научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь": (11-14 сент. — Воронеж, 2000); РМ2004 Powder Metallurgy World Congress (17-21 October, Vienna, 2004); 8-м международном симпозиуме "Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах" (г. Сочи, 12-16 сентября 2005г); 2-й международной научно-технической конференции "Исследование разработка и применение высоких технологий промышленности" (г. Санкт - Петербург февраль 2006г.); 9-м меж-, дународном симпозиуме "Упорядочение в металлах и сплавах" (г. Сочи, 12-16 сентября 2006г); 23rd European Ccrystallographic Meeting (Leuven, Belgium, 6-11 Aug.2006).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, который имеет 179 наименований. Общий объем диссертации составляет -152 страниц, она заключает в себе 42 рисунка и 19 таблиц. .

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, новизна, научная и практическая ценность данного исследования. Сформулированы цель и научные задачи, решаемые в работе. Охарактеризован личный вклад автора в получение основных результатов исследования. Сформулированы научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит обзор литературы, посвященный кристаллической структуре, химическим и электронным свойствам, теоретическим расчётам электронной энергетической структуры (ЭЭС) кристаллов соединений AmBv , A1VBIV и твёрдых растворов на их основе. В ней кратко рассматриваются структура, способы получения данных кристаллов, известные теоретические расчёты, и экспериментальные рентгеновские эмиссионные спектры, спектры поглощения и квантового выхода. На основании проведённого литературного обзора делается вывод о недостаточной изученности электронной структуры и электронных свойств данных материалов и сформулирована задача исследования.

Во второй главе содержатся основные расчетные формулы для схемы кристаллического muffin-tin потенциала [1]. В отличие от стандартной схемы Маттхейса, в данном подходе вместо перекрывающихся атомных потенциалов используются атом-

ныс волновые функции элементов соединения, по ним вычисляется кристаллическая электронная плотность заряда, а по ней - строится обменный и кулоновский потенциалы с учетом электростатического потенциала подрешеток (потенциал Маделунга). Обменный потенциал рассчитывался в Ха-приближении.

Далее следует сводка формул метода локального потенциала [2]. Метод разрабатывался для расчетов локальных парциальных плотностей электронных состояний неупорядоченных систем. До настоящего времени он использовался разными авторами для расчетов соединений стехиометрического и нестехиометрического состава. В настоящей работе используется кластерная версия метода для расчета электронной состояний материалов со структурой типа вюртцит и твердых растворов на их основе.

В данной главе также сравниваются два подхода расчета электронной структуры твердых растворов:

а) традиционный — атомы исходного кристалла, представленные в этом случае как рассеивающие потенциалы, замещаются атомами примеси в некоторых отдельных узлах кристаллической решетки, выбранных случайным образом, обеспечивающим соблюдение, в среднем, заданных стехиометрических соотношений,

б) с применением "виртуального кристалла" - рассматривается решетка с прежней геометрией, однако, во всех ее узлах размещаются одинаковые "виртуальные атомы-рассеиватели", полученные "смешиванием" атомов исходного кристалла и примеси в заданном стехиометричсском соотношении.

Здесь доказана применимость и сходимость используемого метода для соединении А В и А В во всех исследуемых модификациях.

Результаты исследования бинарных соединений о ВЫ, м^-ВИ, с-АШ, и>-АШ, с-БЮ, м'-БЮ составляют содержание третьей главы. Рассмотрены как занятые, так и незанятые состояния электронов. Результаты расчетов представлены в сравнении с экспериментальными рентгеновскими спектрами для сфалеритной и вюртцитной модификаций. Показано, что рассчитанные парциальные плотности электронных состояний хорошо повторяют все особенности экспериментальных спектров, как эмиссии, так и поглощения (рис.1). Для графитоподобной модификации соответствие может считаться удовлетворительным.

а)

b)

Рис.1 Локальные парциальные плотности 2р-состояний бора (Present calcul.), и экспериментальная рентгеновская К-полоса испускания (К XES) и поглощения (К edge и absorption) бора для с- BN (а) и (b) u'-BN {3, 4].

Электронная энергетическая структура вюртцитных и сфалеритных модификаций соединений AUÎBV, несмотря на существенное различие геометрии решеток, имеют общие признаки, а именно: пики В и Е кривой TDOS (рис.2), характеризующие основные состояния элементов А и В. При переходе от сфалерита к вюртциту происходит

качественное изменение формы энергетического распределения электронных состояний по валентной полосе у всех рассмотренных соединений. В сфалерите доминирует низкоэнергетический пик плотности электронных состояний Е, а в вюртците - высокоэнергетический пик В. В графитоподобной модификации наблюдается расщепление спектра валентной полосы на отдельные компоненты. Особое внимание уделено анализу и интерпретации природы особенностей энергетического спектра, как вершины валентной полосы, так и зоны проводимости.

Рис.2. Полные плотности валентных электронов (TDOS) нитрида бора в различных модификациях.

В четвертой главе представлены расчеты ЭЭС твердых растворов на основе соединений AinBv и AIVB1V, результаты которых сопоставлены с рентгеновскими спектрами, взятыми из литературных источников.

Для расчета электронной структуры твердых растворов iv-AlxGaj.xN (х = 0; 0.1; 0.25; 0.5; 0.7; 0.75; 1) применялись оба метода, упомянутые в главе 2, причем была показана эквивалентность полученных результатов.

Сопоставление рассчитанных заполненных и свободных 2р-состояний электронов азота с экспериментальными SXE- и SXA спектрами [5] показывает хорошее их согласие, что позволяет интерпретировать спектры азота (рис.3) и сделать следующие заключения:

1) по мере возрастания содержания А1, происходит уширение пика В с одновременным уменьшением его интенсивности, а ширина 2р-полосы азота линейно увеличивается с ростом ширины вершины валентной полосы от 5.2 эВ (GaN) до 6.7 эВ (A1N).

2) Сдвиг пика В в сторону меньших энергий относительно положения его в GaN подчиняется линейному закону и составляет 1.1 эВ (экспериментальное значение —1.4 эВ [5]). Расчетное и экспериментальное значения энергии пика «Е» совпадают. Остальные особенности расчетных спектров имеют свои аналоги на N К SXE [5].

3) С увеличением содержания Al (0< х < 0.5) спектральные особенности в зоне проводимости (403-И 15 эВ) остаются неизменными (рис.ЗЬ). При больших значениях х наблюдается постепенное сближение пиков свободных 2р-электронов азота и слияние их в полосы с максимумами, ярко выраженными у A1N.

4) Учет взаимодействия электронной подсистемы алюминия в >v-AlxGai_xN приводит к размытию картины полос из-за ер-гибридизации у алюминия и изменения характера химсвязи. Наблюдается и соответствующее изменение формы NK-спектров SXA.

5) С ростом концентрации алюминия ширина полосы запрещённых энергий Eg возрастает нелинейно (рис.4, кривые 3,4), и эта зависимость хорошо согласуется с результатами эксперимента [6] и расчета независимым методом [7]. Величина максимального прогиба кривой Eg(x) составляет 0.34 эВ (vv-AJN-GaN ) и 0.25 эВ (c-AlN-GaN).

<f NKSXA

w-AIN

420

a)

b)

Рис.3. Спектры NA' SXE и NAT SXA [5] и локальные парциальные плотности валентных (а) и свободных (Ь) 2р-состояний на один атом азота в w- AlxGa( :-N

Рис. 4. Зависимость ширины вершины валентной (УВ I) (1, 2) и запрещенной (Ее) (35) полос в твёрдых растворах А^Са^Ы от содержания алюминия (сфалерит (1,4,5) и вюртцит (2,3)): 1-4 - расчёт по данным настоящей работы(А), 5 - ЬБИА (ш)-[7],*- [6]; а - [8]; п- [10],♦ - [11]

Рис.5. Зависимость ширины вершины валентной (УВ I) (I, 2) и запрещенной (Е^ (3,4) полос в твёрдых растворах В^Са^И от содержания алюминия (сфалерит (1,4) и вюртцит (2,3)): 1-4 - расчёт по данным настоящей работы^); • - [9], ■- [8], □ -[10]

Далее в том же ключе рассматривается динамика перестройки электронного спектра алюминия (галлия) в кристаллах с- и м>- ВХА1]_ХН (ВхСа1.хЫ), причем проведены два варианта расчета - с учетом (1-состояний и без таковых. Получены концентрационные зависимости ширин валентной и запрещенной полос и модуля всестороннего сжатия систем В-Оа-И (рис.5) и В-А1-Ы.. Сделаны следующие выводы;

1) При легировании бором спектральные зависимости как заполненных, так и свободных состояний электронов претерпевают существенные изменения, причем при большом содержании бора доминируют особенности, характерные для ВЫ

•M

2) В ряду AIN » В XA11_ J\T (х ~ 0.25; 0.5; 0.75)—► BN ширины вершины валентной и запрещенной полос возрастают для обеих модификаций, удовлетворительно согласуясь с опубликованными данными.

3) Зависимость ширины запрещенной полосы Eg и модуля всестороннего сжатия В0 от концентрации бора в обеих модификациях носит нелинейный характер. Отклонение от линейности Eg составляет 0.98 эВ для w- и 0.24 эВ - для с- модификации.

Основные пики А1£п,ш XES формируются, в основном, s- и d-состояниями алюминия. По мере уменьшения содержания алюминия, относительная интенсивность доминирующего пика (d-состояния) уменьшается

Для системы GaN - BN картина поведения концентрационных зависимостей, в целом, повторяет только что описанную, за исключением того, что с возрастанием концентрации бора здесь наблюдается увеличение, а не уменьшение, статистического веса d-состояний.

Наиболее вероятной причиной появления нелинейностей является сложный характер зависимости длины химсвязи от степени перекрывания волновых функций.

Здесь также представлены результаты аналогичных расчетов для твердых растворов замещения Sii.xCRx (x=0-î-0.75; R= С, Al, Ti). Отмечается, что возникновение заполненных 3 d-состояний кремния (и примесей) в окрестности высокоэнергетического пика может быть связано с понижением энергии d-состояний в карбидной системе кремния.

В той же главе в рамках единого приближения рассчитана электронная энергетическая структура твердых растворов c-Bi.xNRx и с- BNi.xRx (х=0-ь0.75; R~C, О). Сравнение результатов расчета локальных парциальных электронных состояний с экспериментальными рентгеновскими эмиссионными спектрами бора, азота и примесей в этих соединениях показало, что:

1) В рассматриваемых дефектных структурах ВВП уширена и сдвинута в сторону высоких энергий, по сравнению со случаем бездефектных бинарных соединений.

2) Перенос заряда от бора к азоту, для бинарного BN составляющий 0,3 5 е, в случае B0.75NC0.25 происходит в обратном направлении (азот отдает бору 0.19е), причем в роли общего донора выступает углерод.

3) Наблюдаемая делокализация квазиостовных резонансов объясняется ослаблением химсвязи в твердых растворах В>4, по сравнению с чистым соединением.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Программа расчета кристаллического потенциала модифицирована в направлении увеличения допустимого числа атомов в рассчитываемом кластере. Эго привело к качественному улучшению совпадения всех расчетных электронных распределений с соответствующими экспериментальными данными, взятыми из литературных источников.

2. Оценен вклад различных координационных сфер в формирование локальных парциальных электронных состояний компонентов исследованных соединений. Установлено минимальное число координационных сфер (около тридцати, что соответствует кластеру, состоящему из 251 атомов), необходимых для достижения согласия с экспериментом, по крайней мере, для подобных соединений.

3. Хорошее соответствие рассчитанных результатов - экспериментальным данным у всех исследованных соединений (АШВУ , А1УВ1У) подтверждает применимость метода локального когерентного потенциала для исследования электронной энергетической структуры подобных соединений.

4. Апробация подхода виртуального кристалла, более перспективного для расчетов нестехиометрических соединений, чем метод локально-случайного замещения, продемонстрировала эквивалентность (с точки зрения информативности и разрешения) результатов, получешшх в рамках обоих подходов.

5. Благодаря использованию виртуального кристалла, удалось перейти от рассмотрения единичного соединения - к работе с диаграммой состава как целым, т.е. качественно расширить класс рассматриваемых объектов, общность применяемого подхода и серийность получаемых результатов.

6. При обсуждении влияния концентрации раствора на значения ширины ВВП (УВ I). и запрещенной полосы СЕ?) и модуля всестороннего сжатия (Во) была применена простая оценка степени нелинейности ("величина прогиба") зависимости, хорошо согласующаяся с экспериментальными значениями

7 Установлено, что ВВП соединений типа АШВУ сформирована р-, и с1 -состояниями элемента А и р-еоотояниями элемента В (азота)

8. Показано, что при расчете электронной энергетической структуры и-АШ и с-А1Ы ¿-состояния учитывать необходимо; в этом случае зафиксировано хорошее соответствие формы расчетных и экспериментальных электронных спектров.

9. В системе 5^.ХС11Х (х = 0.25; Я = С, А1, Т1) возникновение заполненных 3 ¿-состояний алюминия и кремния можно связать с понижением энергии ¿-состояний в карбидной системе кремния.

10. Методом виртуального кристалла проведен расчет концентрационной зависимости электронной структуры твердых растворов; с-В^ЫЯх, с-ВЫ^Их, с-З^СЯх (Я-С, О); IV- и с-ВхОа1-хК; IV- и с-А^а^Ы; w- и с-ВхА1|_хК во всем диапазоне концентраций (0<х<1). Показано, что в дефектных структурах вершина валентной полосы во всех случаях уширена и сдвинута в сторону более высоких энергий, по сравнению с положением в бинарных соединениях.

11. При вычислении парциальных зарядов электронов в ВВП соединений типа АтВ\ обнаружено, что в некоторых случаях (например, в с-В^МС;.*) перенос заряда, при одних значениях х (0< х< 0.75) протекающий от элемента А - к элементу В, при других значениях (х>0.75) может происходить в обратном направлении (от В — к А), причем третий элемент (С, в данном примере - углерод) во всех случаях выступает в роли донора электронов как для А, так и для В.

12. Концентрационные зависимости модуля всестороннего сжатия Во, а также ширины вершины валентной (УВ I) и запрещенной полос (Ей) для обеих кристаллографических модификаций заметно отклоняются от линейности, причем величина «прогиба» концентрационных зависимостей и УВ1(х) ~ 0.3 2 эВ. У сфалеритной модификации это значение примерно в 1.5-^2 раза меньше, чем у вюртцитной. Физическая причина обнаруженной нелинейной зависимости, предположительно, связана со сложным характером зависимости перекрывания электрошиях волновых функций от длины химсвязи.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вольф Г.В. Кристаллический потенциал для кристаллов с базисом./ Г.В. Вольф,

В.В. Дякин, В.П. Широковский // Физика металлов и металловед. - 1974. - Т.38, №

6. - 949-956.

2. Gyorffy B.L. Coherent-potential approximation for a non-over- lapping muffin-tin model of random substitutional alloys // Phys.Rev.B: Condensed Matter - 1972 - Vol. 5, №6. -2382-2384.

3. Muramatsu Y. В К X-ray Emission Spectra of Hexagonal (h-), Wurz- (w-) and Cubuc (c-) Boron Nitrides / Y. Muramatsu, H. Kouzuki, M. Motoyama //Exeited by Undulator Radiation.Photon Factory Activity. Rep. 1994-1995.

4. Agui A. Resonanant soft-x-ray emmission study in relation to the band structure of c-BN./A.Agui, S.Shin, M.Fujisawa, Y.Tezuka.// Phys. Rev.-1997-Vol. 55, № 4,- 20732078

5. Duda L.-C. Density of states, hybridization, and band-gap evolution in AlxGai.xN alloys. /L.-С. Duda, C.B. Stagarecu, J. Downes, K.E. Smith, D. Korakakis, T.D. Moustakas, J. Guo, J. Nordgren. // Phys.Rev. В - 2002 - Vol. 66, №4,- 1928-1932.

6. Huang Т.- F. Growth of epitaxial AlxGai.xN films by pulsed laser deposition. / Т.- F. Huang and S. James, Jr. Harris. // Appl. Phys. Lett. - 1998 - Vol. 72, №10, -1158- 1162.

7. Ramos L.E. Ab initio theory of native defects in alloys: application to charged N vacancies in AlxGai.xN./ L.E. Ramos, J. Furthmuller, F. Bechstedt, L.M.R. Scolfaro and J.R. Leite. //J. Phys.: Condens. Matter - 2002 - Vol.14 - 2577-2589.

8. Guo Q. Temperature dependence of the energy gap in GaN bulk single crystals and epitaxial layer./Q. Guo, A. Yoshida //J. Appl. Pliys.-1994- Vol.76, № 4-2453-2459.

9. Teles L.K.. Spinodal decomposition in BxGai.xN and BXA1[-XN alloys./ L.K. Teles, L.M..R. Scolfaro, J.R. Leite, J. Furthmuller, and F. Bechstedt. // Appl. Phys. Lett.-2002- Vol.80, № 7. - 1177-1179.

10. Дейбук В.Г. Особенности оптических свойств твердых растворов AlxGa|.xN./ В.Г. Дейбук, Ф.В. Возный, М.Н. Слетов, A.M. Слетов. //Физика и техника полупроводников -2002 - Т. 36, № 4,- 420-426.

11. Keller В.P. Optical properties, condensed matter spectroscopy and other interactions of InGaN/GaN. / B.P. Keller, S.B. Keller, D. Kapohick, W.-N. Jiang, Y.F. Wu, B.Heying. //J.Electron. Mater -1995, Vol. 24,- 1707-1710.

OcHOliHbit íiÚjlú%tHi¡íñi })ilSôrbi бпуолнкоьаны к;

1. Илясов В.В. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры кристаллов GaN и BxGa].xN./ В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И .Я. Никифоров// Физика твердого тела - 2006. - Т. 48, № 4. - 614 - 622.

2. Илясов В.В. Рентгеновские спектры и электронная структура алюминия в вюрт-цитных кристаллах A1N и BxAli.xN./' В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров// Физика твердого тела. - 2006. - Т. 48, № 2. - 199 - 201.

3. Илясов В.В. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры широкозонных кристаллов A1N и BN и их твердых растворов BxAlt.xN. /. В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров// Физика твердого тела. - 2005. - Т. 47, № 49. - 1559- 1566.

4. Илясов В.В. Электронная энергетическая структура широкозонных полупроводниковых кристаллов А1х Si 1.х С./ В.В. Илясов, Т.П.Жданова, И Л. Никифоров, А.В. Илясов, М.М. Ольховой, C.B. Виткалова // Журн. структ. химия - 2005. — Т. 46, №5. - 830 - 835.

5. Илясов В.В. Структурные и электронные свойства широкозонных полупроводников AIN, BN и их твердых растворов BxAli_xN. / В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров // Журн. структ. химия - 2005. - Т.46, №5. - 822 - 829.

6. Илясов В.В. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры политипов нитрида бора./ В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров // Физика твердого тела - 2003. - Т. 45, № 5. - 777 - 784.

7. Ilyasov V.V. Electronic Structure X-ray Spectra and of the System SiC-(Al, Ti, C)./ V.V. Ilyasov, T.P. Zhdanova, l.Ya. Nikiforov, A.V. Ilyasov // Phys. stat. sol. (b). - 2002. -Vol. 229, №3. - 1187 - 1190.

8. Жданова Т.П. Особенности электронная структура и рентгеновские спектры нитрида бора в сфалеритной и вюртцитной модификациях./ Т.П. Жданова, В.В. Илясов, И.Я. Никифоров.// Физика твердого тела - 2001. - Т.43, №8. - 1388 - 1391.

9. Жданова Т.П. Рентгеновские спектры и электронная структура твердых растворов на основе ЗС SiC и BN./ Т.П. Жданова, В.В. Илясов, И.Я.Никифоров, А.В Илясов

//Жура. структ. химия - 2001. -Т. 42, №1. - 120 - 131.

Ю.Жданова Т.П. Рентгено - фотоэлектронные спектры и электро1шая структура на основе кубического нитрида бора./ Т.П. Жданова, В.В. Илясов, И,Я. Никифоров // Журн. структ. химия - 2000. - Т. 41, №6. - 1149 - 1154.

П.Жданова Т.П. Электронная структура и природа химической связи в политипах карбида кремния 2Н, ЗС SiC. Сходство и различия./ Т.П. Жданова, В.В. Илясов, И.Я. Никифоров, А.В. Илясов.// Журнал Химическая физика и мезоскопия. - 2000. -Т.2,№ 2.- 199-204.

12. Жданова Т.П. Рентгеновские спектры и электронная структура нитрида бора в различных кристаллографических модификациях / Т.П. Жданова, В.В. Илясов, И.Я Никифоров. // Журн. структ. химия - 1998. - Т.39, №6. - 1083 - 1087.

13. Жданова Т.П. Электронная энергетическая структура твердых растворов замещения B,.XNRX и BNi-KRx (R=C,0)./ Т.П.Жданова, В.В. Илясов, И.Я. Никифоров // Деп. В ВИНИТИ 09.07.98, № 2178 - В98.

14. Ilyasov V.V. Crystalline and electronic boron nitride./ V.V.Ilyasov, I.Ya.Nikiforov, T.P. Zhdanova // EMC-17 Seventeenth European Ccrystallographic Meeting, - Lissabon, Portugal, 1997.

15. Zhdanova T.P. Electronic structure of Boron Nitride Bases Solid Solutions / T.P. Zhdanova, V.V. Ilyasov //Materials Structure in Chemistry, Biology, Physics and Technology: Bui. - Praha, 1998. - Vol 5,B: ECM - 18 posters - abstracts

16. Илясов В.В. Рентгено-фотоэлектронные спектры и электронная структура твердых растворов на основе кубического нитрида бора./ В.В. Илясов, И.Я. Никифоров, Т.П. Жданова // XVI научная школа-семенар «Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь»: тез. докл., 15-18 дек. - Ижевск, 1998.

17. Nikiforov l.Ya. Change in cubic boron nitride/diamond alloy / I.Ya. Nikiforov, V.V.Ilyasov, T.P.Zhdanova, Ya.V. Ilyasov // Materials Structure in Chemistry, Biology, Physics and Technology: Bui. - Praha, 1998. Vol. 5,B: ECM-18 posters - abstracts.

18. Ilyasov V.V. X-Ray Spectrum and Electronic Structure of 3C SiC and BN Based Solid Solutions / V.V. Ilyasov, T.P. Zhdanova, l.Ya. Nikiforov, A.V. Ilyasov // 3rd Russian-German Seminar on Electron and X-ray Spectroscopy: Program and Abstracts, Sept. 15

- 19. Yekaterinburg. 1<-»ч>

19. Nikiforov l.Ya. Structural change in cubic boron nitride / diamond alloys. / I.Ya.Nikifoiо v, T.P.Zhdano va, V.V.Ilyasov, Yu.Vilyasov ft IUC: XVIII; XVIIIth : Collected Abstracts International Union of Crystallography Congress & General Assembly, Scotland, Aug. 4-13. - Glasgow, 1999.

20.Илясов B.B. Рентгеновские спектры и электронная структура твердых растворов на основе ЗС SiC и BN./ В В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров. А.В. Иля-сов И XVII научная школа-семинар "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь": Программа и тез. докл., 15-17 сент. - Екатеринбург, 1999.

21. Никифоров И.Я. Электронная структура и рентгеновские спектры 2Н SiC и ЗС SiC./ И.Я. Никифоров, В.В. Илясов, Т.П. Жданова //XVIII Научная школа-семинар "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь": программа и тез. докл., 11-14 сент. — Воронеж, 2000.

22. Ilyasov V.V. Determination of parameters of valence states by using SiK-spectrum XANES and Electron Structure of the System SiC-(Al, Ti, C). / V.V. Ilyasov, T.P .Zhdanova, l.Ya. Nikiforov, A.V. Ilyasov. /7 XAFS XI: The 11 th International Conference on X-Ray Absorption Fine Structure, Ako, Japan, July 26 — 31: Abstracts. - Ako, 2000.

23. Nikiforov l.Ya. Study of Electronic Properties of "CBN/A1N" System. / l.Ya. Nikiforov, V.V. Ilyasov, T.P.Zhdanova // PM-2004 Powder Metallurgy World Congress, 17-21 Oct.- Vienna, 2004.

24. Илясов B.B. Электронная структура и свойства широкозонных полупроводниковых кристаллов MexGa|.xN в различных кристаллографических модификациях. / В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров /7 Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах - «ОМА - 2005»: сб. тр. 8-го Междунар. симп., Сочи, 12-16 сент. /РГУ. - Ростов н/Д, 2005.

25. Илясов В.В. Моделирование электронной структуры и свойств широкозонных полупроводниковых кристаллов A1N, GaN, BN, SiC и их твердых растворов. / В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров// Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование: сб. тр. 2-ой междунар. науч. -практ. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в про-

мышленности». - СПб., Санкт-Петербург, 2006.

26. Илясов В.В. Электронная структура и эволюция полосы запрещенных энергий в твердых растворах AIN - GaN сфалеритной модификацией. / В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров // Упорядочение в металлах и сплавах — ОМА - 9: Тр. междунар. симп., г.Сочи, пос. Лоо, 12-16 сент. 2006 - Ч. 1.

27.Nikiforov I.Ya. Structural change wide-gap semiconductor in reconstructive phase transitions: AIN, BN and BxAli.xN solid solutions/ I.Ya. Nikiforov. V.V.Hyasov, T.P. Zhda-nova.// 23rd European Ccrystallographic Meeting, Leuven, Belgium 6-11 Aug. 2006.

В набор ЗУ //.(ЙС В печать ^^. И && Объем^усл.п.л.^Зуч.-изд.л. Офсет. Формат 60x84/16. Бумага тип №3. Заказ № Тираж

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл.Гагарина, 1.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ Ю СТРУКТУРЫ, ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ СОЕДИНЕНИЙ AmBv и AivBiv, А ТАКЖЕ ИХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ.

1.1.Общая характеристика соединений типа АШВУ и AIVBIV и их 10 кристаллическая структура.

1.2. Химические и электронные свойства соединений AmBv и AIVBIV.

1.3. Экспериментальные и теоретические исследования ЭЭС соединений 16 AinBv и A1 Biv в различных модификациях.

1.4.Теоретические и экспериментальные данные возникновения твердых 24 растворов на основе нитрида бора и карбида кремния.

1.5. Выводы по главе. Постановка задачи.

ГЛАВА.2.МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ 32 СТРУКТУРЫ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА ВЮРЦИТ И ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ.

2.1. Применение метода полного многократного рассеяния в 32 приближении локального когерентного потенциала для расчета ЭЭС соединений типа вюртцит.

2.2. Формирование кластера, распределение атомов по координационным ^ сферам и вычисление констант Маделунга.

2.3. Построение кристаллического потенциала.

2.4. Вычисление фаз рассеяния

2.5.Вычисление локальных парциальных и полных плотностей 41 электронных состояний.

2.6. Исследования метода на сходимость. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И 44 РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ НИТРИДА БОРА И КАРБИДА КРЕМНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЯХ.

3.1.Электронная структура рассматриваемых кристаллографических 44 модификаций нитрида бора и сравнение с экспериментальным рентгеновским фотоэлектронным спектром.

3.2. Электронная структура и рентгеновские спектры ЗС SiC и 2Н SiC.

3.3. ЭЭС и рентгеновские спектры широкозонных кристаллов A1N, BN.

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И 63 РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ AmBv hA,vBiv.

4.1. Особенности расчета электронной структуры твердых растворов 63 замещения: B,.XNRX,BN,.XRX и Si,xCRx (х=(Ы).75; R=C, О, А1, Ga).

4.2. ЭЭС и особенности химической связи твердых растворов на основе 65 соединений А3В5.

4.2.1 .Твердые растворы замещений BixNRx и BNixRx(R=C,0, х=(Ы).

4.2.2.Структурные и электронные свойства широкозонных 76 полупроводников A1N, BN и их твердых растворов BxAl].xN(x =0 -й).

4.2.3. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры 89 w-GaN—w-BxGa,.xN^ w-BN (0<х<1).

4.2.4. Электронная структура ряда c-GaN —>• с- BxGa,.xN —»■ c-BN (0<х<1).

4.2.5. ЭЭС и рентгеновские спектры широкозонных полупроводников 101 GaN, A1N и AIN-GaN

4.2.6. Электронная структура и эволюция полосы запрещенных энергий в 109 твёрдых растворах AlxGaixN со структурой сфалерита.

4.2.7.Рентгеновские спектры и ЭЭС азота в твёрдых растворах AlxGaixN

4.3. Расчет плотностей электронных состояний твердых растворов 118 замещения на основе карбида кремния.

4.3.1. Расчет плотностей электронных состояний твердых растворов 118 замещения: Sij.xCRx(x=0-K).75; R= С, Al, Ti).

3.4 Выводы по главе

4.3.2.Электронная энергетическая структура широкозонных 126 полупроводниковых кристаллов Al х Si j.xC с малой концентрацией.

4.4. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Одной из фундаментальных задач физики является описание сред с различного рода нарушениями регулярности. Так, наличие в кристаллической решетке дефектов типа случайного замещения, даже при достаточно малом проценте замещения, затрудняет последовательную постановку задачи расчета электронной структуры в рамках подходов, базирующихся на точной трансляционной симметрии. С другой стороны, по понятным причинам, привлечение чисто феноменологических теорий, равно как и создание "правдоподобных" компьютерных моделей, вряд ли следует считать приемлемым выходом из положения. Компромиссом здесь является нахождение оптимального сочетания первопринципных соображений с модельными допущениями, основанными на опытных данных. Именно такая попытка и делается в настоящей работе. Примененный здесь метод позволяет рассчитывать электронную структуру твердых растворов с произвольным числом замещения, а степень детализации описания - достаточна для уверенного различения разных структурных модификаций одного и того же состава по расчетным электронным распределениям.

Изучаемые в работе бинарные соединения (A1N, GaN, BN, SiC, алмаз и др.) и их твёрдые растворы, с одной стороны, являются наиболее перспективными широкозонными полупроводниками, а с другой - относятся к особо термостойким высокотемпературным соединениям^-4]. Полупроводниковые материалы на их основе представляют в настоящее время большой практический интерес для ряда новых отраслей техники, космической и атомной промышленности, тонких химических технологий и т.д. В частности, такие материалы находят широкое применение при создании высокоэффективных оптических накопителей информации, дисплеев, лазеров для полевых условий, экологических детекторов и пр. Действующие в твёрдых растворах возмущающие факторы, как-то: рассогласование решеток между слоями, деформация слоев в сверхрешётках вследствие спонтанной поляризации и т.п., - могут оказывать существенное влияние на электротехнические характеристики и электронную структуру полупроводников. Поэтому изучение эффектов, обусловленных взаимодействиями на уровне электронной подсистемы твёрдых растворов, является актуальной задачей

Для решения поставленной задачи потребовалась адаптация программ расчета электронной энергетической структуры (ЭЭС) к материалам со структурой типа вюртцит и нестехиометрическим твердым и сверхтвердым материалам. С этой целью в данной работе использовано кластерное приближение метода локального когерентного потенциала (ПЛКП), отличительной особенностью которого является принципиальная возможность учета локальных искажений кристаллической симметрии. Этот метод впервые был предложен Джиорффи [5,6] для сплавов и успешно развит для неупорядоченных систем [7,8]. Для нового класса соединений со структурой типа вюртцит ZnS и твердых растворов на их основе примененный метод ПЖП ранее не использовался. В ряде случаев полученные расчеты позволяют не только объяснить, но и прогнозировать результаты эксперимента.

Цель работы. Исследование электронной структуры соединений АШВУ и AIVB1V в различных кристаллографических модификациях и твёрдых растворов на их основе.

При этом решались следующие основные задачи:

• Исследовать применимость метода локального когерентного потенциала для соединений AmBv, AIVB1V в различных модификациях;

• Объяснить особенности и форму рентгеновских спектров исследованных соединений на основе рассчитанных локальных парциальных плотностей электронных состояний;

• Исследовать динамику перестройки в электронной энергетической структуре вюртцитных и сфалеритных твердых растворах AIN-GaN, BN-A1N, BN-GaN по мере изменения взаимной концентрации компонент;

• Изучить концентрационные зависимости ширины валентной и запрещенной полос твердых растворов вышеупомянутых систем.

В качестве объектов исследования были выбраны нитриды элементов 3-й группы периодической таблицы: такие как нитриды бора, алюминия, галлия, а также некоторые карбиды элементов 4-й группы, такие как карбид кремния и твердые растворы на их основе. Эти соединения могут существовать в вюртцито-(и>-), сфалерито-(е-) и графитоподобной (h-) модификациях. Исследовано 10 бинарных соединений и более 30 твердых растворов на их основе.

Научная и практическая ценность

В работе впервые проведены расчеты электронной структуры вюртцитных нитридов и карбидов методом ЖП в рамках теории многократного рассеяния, что позволило провести интерпретацию экспериментальных данных по фотоэлектронному и рентгеновскому рассеянию для этих соединений. Метод расчета впервые апробирован для твердых растворов замещения, таких как BXNA1].X, BxNGajx, AlxNGai.x (х = 0; 0.1; 0.25; 0.5; 0.7; 0.75; 1), RXB,.XN, RJBN^ (R= С, О; х=0-1) и RxSi,.xC (x = 0.01-0.5; R = С, Al, Ti). Рассчитанные парциальные электронные плотности сопоставлены с рентгеновскими спектрами бора, азота, алюминия, галлия, углерода и кремния в соответствующих бинарных соединениях. В предположении неизменности кристаллографической симметрии решетки, впервые прослежены изменения электронной энергетической структуры при постепенной замене одного из компонентов соединения другим. Впервые доказана применимость расчетов приближения виртуального кристалла для интерпретации электронных спектров твердых растворов (на примере соединения AlxNGai„x).

Впервые в качестве исследуемого объекта рассматривалось не единичное соединение, а диаграмма состава как целое, что позволило качественно расширить классы изучаемых объектов и обеспечить универсальность постановки и серийность получаемых результатов. Впервые получены концентрационные зависимости модуля всестороннего сжатия Во и ширины валентной и запрещенной полос для кубических и вюртцитных кристаллов изученного класса соединений. Полученные результаты дают возможность новой интерпретации экспериментальных рентгеновских спектров для реальных полупроводниковых материалов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Метод локального когерентного потенциала применим для расчетов электронной структуры широкозонных полупроводников со структурой вюртцита, сфалерита и графита. Метод дает результаты, согласующиеся с экспериментом, и имеет удовлетворительную сходимость по числу атомов в кластере.

2. В ряду "сфалерит - вюртцит - графит" переход от одного представителя к другому сопровождается качественным изменением формы распределения электронных состояний по энергии в валентной полосе, причем во всех рассмотренных случаях в сфалерите доминирует низкоэнергетический пик плотности электронных состояний, тогда как в вюртците - высокоэнергетический пик. В графитоподобной модификации понижение симметрии сопровождается расщеплением спектра валентной полосы на отдельные компоненты.

3. Для твердых растворов системы Al-Ga-N расчеты электронной структуры по методу локально-случайного замещения и расчеты в приближении виртуального кристалла, дают эквивалентные результаты. Однако применение второго из сопоставляемых методов позволяет проводить расчеты для произвольных концентраций компонент, что значительно расширяет спектр соединений, доступных изучению.

4. В исследованных системах Al-Ga-N, B-Ga-N и B-A1-N имеет место нелинейная зависимость ширины запрещенной и валентной полос от концентрации компонент. Отклонение от линейности особенно велико в системе B-A1-N типа вюртцит, где оно достигает ~ 0.9 эВ.

Апробация работы.

Результаты диссертации докладывались и обсуждались на: • ЕМС-17 Seventeenth European Crystallographic Meeting (Lissabon-Portugal, 24-28 Aug. 1997);

• Международной конференции "Новейшие процессы и материалы в порошковой металлургии" (Киев, 1997);

• ЕСМ- IB: Materials Structure in Chemistry, Biology, Physics and Technology: Bui. of the Czech and Slovak Crystallographic Association. (Praha, 15-20 Aug. 1998);

• XVI научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь" (г. Ижевск 15-18 декабря 1998);

• XVIII th IUCr Congress. (Glasgow, Scotland, Aug. 4-13 1999);

• XVII научной школе-семинаре "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь", (г. Екатеринбург, 15-17 сентября 1999);

• 3 rd Russian-German Seminar on Electron and X-Ray Spectroscopy. (Yekaterinburg, 1999);

• XVIII Научная школа-семинар "Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь": программа и тез. докл., 11-14 сент. - Воронеж, 2000.

• XAFS XI The 11th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure, Ako Hygo Prefecture (Japan, 26-30 July 2000);

• PM2004 Powder Metallurgy World Congress (17-21 October, Vienna, 2004);

• 8-м международном симпозиуме "Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах" (г. Сочи, 12-16 сентября 2005г);

• 2-й международной научно-технической конференции "Исследование разработка и применение высоких технологий промышленности" (г. Санкт - Петербург февраль 2006г.);

• 9-м международном симпозиуме "Упорядочение в металлах и сплавах" (г. Сочи, 12-16 сентября 2006г);

• 23rd European Ccrystallographic Meeting (Leuven, Belgium, 6-11 Aug.2006).

Личный вклад соискателя.

Лично автором проведены: анализ литературных источников по свойствам объектов исследования для использования в качестве исходных данных в расчетах; адаптация комплекса программ расчета электронной плотности соединений со структурой вюртцит; все расчеты электронной структуры соединений AmBv, AIVBIV и твердых растворов на их основе методом локального когерентного потенциала в приближении многократного рассеяния; создание вспомогательных интерфейсных элементов визуального контроля построения кристаллической решетки.

Апробация и сравнительное исследование метода расчета электронной энергетической структуры в приближения виртуального кристалла на примере твердых растворов проводились совместно с к.ф.-м.н. Б.В.Габрельяном.

Постановка задачи, анализ результатов и формулировка положений, выносимых на защиту, сделаны совместно с руководителями И.Я.Никифоровым и В.В. Плясовым.

Разработка методики расчета электронной энергетической структуры в приближении локального когерентного потенциала, алгоритм и базовая версия компьютерных программ выполнена сотрудниками группы ИЛ.Никифоровым.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, который имеет 179 наименований. Общий объем диссертации составляет -152 страниц, она заключает в себе 42 рисунка и 19 таблиц.

Основные результаты и выводы:

1. Программа расчета кристаллического потенциала модифицирована в направлении увеличения допустимого числа атомов в рассчитываемом кластере. Это привело к качественному улучшению совпадения всех расчетных электронных распределений с соответствующими экспериментальными данными, взятыми из литературных источников.

2. Оценен вклад различных координационных сфер в формирование локальных парциальных электронных состояний компонентов исследованных соединений. Установлено минимальное число координационных сфер (около тридцати, что соответствует кластеру, состоящему из 251 атомов), необходимых для достижении согласия с экспериментом, по крайней мере, для подобных соединений.

3.Хорошее соответствие рассчитанных результатов - экспериментальным данным у всех исследованных соединений (АШВУ , A1VBIV) подтверждает применимость метода локального когерентного потенциала для исследования электронной энергетической структуры подобных соединений.

4. Апробация подхода виртуального кристалла, более перспективного для расчетов нестехиометрических соединений, чем метод локально-случайного замещения, продемонстрировала эквивалентность (с точки зрения информативности и разрешения) результатов, полученных в рамках обоих подходов.

5. Благодаря использованию виртуального кристалла, удалось перейти от рассмотрения единичного соединения - к работе с диаграммой состава как целым, т.е. качественно расширить класс рассматриваемых объектов, общность применяемого подхода и серийность получаемых результатов.

6. При обсуждении влияния концентрации раствора на значения ширины ВВП (VB I), и запрещенной полосы (Eg) и модуля всестороннего сжатия (В0) была применена простая оценка степени нелинейности ("величина прогиба") зависимости, хорошо согласующаяся с экспериментальными значениями.

7. Установлено, что ВВП соединений типа AmBv сформирована s-, р-, и d -состояниями элемента А и р-состояниями элемента В (азота).

8. Показано, что при расчете электронной энергетической структуры w-A1N и c-AIN d-состояния учитывать необходимо; в этом случае зафиксировано хорошее соответствие формы расчетных и экспериментальных электронных спектров.

9. В системе Si^CR* (х = 0.25; R = С, Al, Ti) возникновение заполненных Зё-состояний алюминия и кремния можно связать с понижением энергии d-состояний в карбидной системе кремния.

10. Методом виртуального кристалла проведен расчет концентрационной зависимости электронной структуры твердых растворов: c-Bi.xNRXj c~BNixRx, с-Sij.xCRx (R=C, О); w- и c-BxGa!xN; w- и c-AlxGaixN; w- и c-BxAli.xN во всем диапазоне концентраций (0<х<1). Показано, что в дефектных структурах вершина валентной полосы во всех случаях уширена и сдвинута в сторону более высоких энергий, по сравнению с положением в бинарных соединениях.

11. При вычислении парциальных зарядов электронов в ВВП соединений типа AmBv, обнаружено, что в некоторых случаях (например, в c-BxNC^ перенос заряда, при одних значениях х (0< х< 0.75) протекающий от элемента А - к элементу В, при других значениях (х>0.75) может происходить в обратном направлении (от В - к А), причем третий элемент (С, в данном примере -углерод) во всех случаях выступает в роли донора электронов как для А, так и для В.

12. Концентрационные зависимости модуля всестороннего сжатия В0, а также ширин валентной(УВ I) и запрещенных полос(Её) для обеих кристаллографических модификаций заметно отклоняются от линейности, причем величина «прогиба» концентрационных зависимостей Eg(x) и VBI(x) ~ 0.3 + 2 эВ. У сфалеритной модификации это значение примерно в 1.5+2 раза меньше, чем у вюртцитной. Физическая причина обнаруженной нелинейной зависимости, предположительно, связана со сложным характером зависимости перекрывания электронных волновых функций от длины химсвязи.

1. Synthesis and Properies of Boron Nitride. Edited by J.J. Pouch and Alteroviz // Trans Tech, Aedermannsdirf, Switzerland, 1990. 220 p.

2. Новиков H.B., Оситинская Т.Д., Шульженко А.А. Теплопроводность монокристаллов кубического нитрида бора.// Докл. АН УССР,1983-Сер.А-10.-с.74-77.

3. Новиков Н.В., Шульженко А.А., Петруша И.А.Поликристаллический сфалеритоподобный нитрид бора высокой теплопроводности.// Сверхтвердые материалы. 1987.- 6. с.3-8.

4. Калашников Я. А. Физическая химия веществ, при высоких давлениях. М. "Высшая школа"1987.-238с.

5. Gyorffy B.L. Coherent-potential approximation for a non-over- lapping muffin-tin model of random substitutional alloys// Phys.ReV. B: Condensed Matter -1972.- 5,6.-p.23 82-23 84.

6. House D., Gyorffy B.L., Stocks G.M. The coherent potential approximation for a cluster of nonoverlapping scatterers // J. de Physique (Paris). -1974.- 35, 5.-p.C4-75 -C4-85.

7. Штерн E.B. Электронная структура бинарных неупорядоченных сплавов замещения А1 с Зd-мeтaллaми и Nb-W . Дисс. канд. физ.-мат наук. Ростов н/Д. 1981, 222с.

8. Сафонцева Н.Ю. Электронная энергетическая структура некоторых алмазоподобных полупроводниковю Дисс. канд. физ.-мат. Наук. Ростов н/Д. 1994, 185с.

9. Китгель Ч. Введение в физику твердого тела. М: Наука, 1978. 791с.

10. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа, 1984.-375с.

11. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия.// Металлургия. 1982.-631 с.

12. Анималу А. Квантовая теория кристаллических твердых тел. М.:Мир.1981-574с.

13. Приходько Л.И. Исследование условий получения материалов на основе нитрида бора и алюминия.//Порошковая металлургия.-1966.- l-c.17-22.

14. Шишонок Н.А., Шипило В.Б. Электропроводность поликристаллов BNc,j„ полученных прямым фазовым превращением из пиролитического нитрида бора.//Порошковая металлургия.-1992.-8.-с.14-18.

15. Русакова JI.H., Романин Ф.Г., Куликова Г.И., Голубева О.Г1. Проблемы и перспективы развития керамики из BN.// Порошковая металлургия -1988.-1,-с.23-31.

16. Курдюмов А.В., Островская Н.Ф., Пилянкевич А.Н. и др. Кристаллическая структура вюртцита нитрида бора, образующегося при высоких статических давлениях.//Докл. АН СССР.-1976,- 229,2.-С.ЗЗ8-340.

17. Самсонов Г.В. Неметаллические нитриды. М.: Металлургия 1969-264с.

18. Bugrov V., Levinshtein М.Е., Rumyantsev S.L., Zubrilov A., in Properties of Advanced SemiconductorMaterials GaN, A1N, InN, BN, SiC, SiGe. Eds. Levinshtein M.E., Rumyantsev S.L., Shur M.S., John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001. p.l-30

19. Wentorf R.H. Synthesis of the cubic form of boron nitide.//J.Chem.Phys.,1961-34, 3.-p.809-812

20. Leszczynski, M., H. Teisseyre, T. Suski, I. Grzegory, M. Bockowski, J. Jun, S. Porowski, K. Pakula, J.M. Baranowski, C.T. Foxon, T.S. Cheng. Lattice parameters of gallium nitride.// Appl. Phys. Lett. 1996.-69,1.- p.73-75

21. Jin-Cheng Zheng, Hui-Qiong Wang, C.H.A.Huan and A.T.S.Wee. The structural and electronic properties of (AlN)x(C2)ix and (AIN)x(BN)i.x // J.Phys.:Condens. Matter 2001- 13-p.5295-5311.

22. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы. M.Металлургия 1977.-215с.

23. Madelung, О. (ed.), Semiconductor: group IV elements and III-V compound. Series "Data in science and technology", ed. R.Poerschke, Shpringer -Verlag, Berlin,-1991, p 164.

24. Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов. М.: Мир, -1981.576 с.

25. Слейбо У., Персонс Т., Общая химия. М: Мир, 1979. 345с.

26. Дж. Хьюн. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность: Пер. с англ. /Под ред. Б.Д.Сепина, Р.А. Лидина.- М.:Химия,-1987. 696с.

27. Илясов В.В., Сафонцева Н.Ю., Никифоров И.Я. Электронная энергетическая структура некоторых алмазоподобных полупроводников: //ФТТ-1994- 36, 2,- с.451-462.

28. Gamble F.R. Ionicity, atomic radii and structure in the layered dichalcogenides of group VIB, VB and VIB transition metals. // J. Solid State Chem. 1974. - 9. -P.358-367.

29. Францевич И.Н., Гнесин Г.Г., Курдюмов A.B., Карюк Г.Г., Бочко А.В., Семененко Н.П. Сверхтвердые материалы. Киев: Наук.думка.1980.-296с

30. Зорский П.М., Борисанова Н.Ф. Кристаллохимический анализ слоистых Ван-Дер-Ваальсовых структур.// Соврем.проб. Физ.хим.-1973,-7.-с.451-522.

31. Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. М.: Высшая школа, -1982.-528с.

32. Самсонов Г.В. и др.// Изд. АН СССР. Неорганические материалы, -1966, -т.2, с. 1194.

33. Cohen M.L. Calculation of bulk moduli of diamond and zinc-blende solids.// Phys.Rev. B,-1993 32,-12,-p.7988-7991.

34. Agui A., Shin S., Fujisawa M., Tezuka Y., Ishii. T. Resonanant soft-x-ray emmission study in relation to the band structure of c-BN. // Phys. Rev.-1997-55, 4.-p.2073-2078

35. Фомичев В.А. Исследование энергетической структуры В и BN методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии. // Из. АН СССР-1967- 31, 6.-с.958-964.

36. Ляховская И.И., Зимкина Т.М., Фомичев В.А. ^-спектры бора в диборидах переходных металлов и соединениях LaB6, ВаВ6 и AsB. // ФТТ-1970-12, 1,-с. 172-180.

37. Фомичев В.А. Исследование энергетической структуры А1203 и A1N методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии. // ФТТ- 1968-10, 3-С.763-768.

38. Жукова И.И., Фомичев В.А., Виноградов А.С., Зимкина Т.М. Исследование энергетической структуры карбида кремния и нитрида кремния методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии. // ФТТ- 1968-10, 5.-С.35-40.

39. Muramatsu Y., Kouzuki Н., Motoyama М. Et al В К X-ray Emission Spectra of Hexagonal (h-), Wurz- (w-) and Cubuc (c-) Boron Nitrides Exeited by Undulator Radiation. Photon Factory Activity. Rep. 1994-1995.

40. Химическая связь в кристаллах и их физические свойствам Наука и техника,-1976.- т.2 -228с.

41. Mansour A., Schnatterly S.E. Anisotropy of BN and Be X-ray emission bands// Phis. Rev. B: Coundens. Matter.-1987-36, 17,- p.9234-9240.

42. Карасов В.Ю., Шулепов C.B., Тетерин Ю.А., Баев A.C., Байтингер Е.М. Изучение структуры валентной полосы углеродных материалов методами рентгеновской спектроскопии. //ФТТ.-1983-25,7,-с.1964-1967.

43. П.Н.Семочкин, И.Б.Боровский. Расчет эмиссионных рентгеновских а-полос К-спктров испускания бора и азота в гексагональном нитриде бора. // ФММ,-1975,-39,3~с.495-500.

44. E.K.Takahashi, A.T.Lino, А.С. Ferraz, J.R. Leite. Band-structure calcblations of BN by self-consistent variational cellular method. Phys. Rev.B. 1990.-41, 3.-P.1691-1694.

45. Немошкаленко B.B., Алешин В.Г. Зонная структура и рентгеновские эмиссионные спектры кристаллов BN, SiC и BP.// ФТТ.-1970.- 12, 1. -с.59-62.

46. Ming-Zhu Huang and W.Y. ChingJ. Minimal basis semi-ab initio approach to the band structures of semiconductors. //Phys. Chem. Solids -1985-46, 8,-p. 977-985.

47. Yong-Nian Xu, W.Y. Ching. Electronic, optical, and structural properties of some wurtzite crystals. // Phys. Rev. B-1993.- 48, 7,-p. 4335-4351.

48. Monemar, В., Fundamental energy gap of GaN from photoluminescence excitation spectra JI Phys. Rev. В 1974-10-p.676-684.

49. S. Bloom, G. Harbeke, E. Meier, and I.B. Ortenburgur Reflectance R as a function of photon energy for two temperatures in w-GaN. //Phys.status.solidi b-1974,-66, -p.161-168.

50. M. Katsikini, E.C. Paloura, T.S. Cheng and C.T. Foxon. Angle Resolved NEXAFS spectra of Hexagonal and Cubic GaN.// J.Phys.IV France -1997-7, C2-1129-C2-1130.

51. Tourtin, P. Armand, A. Ibanez, G. Tourillon and Philippot.// J.Phys.IV France 1997,-7, C2-975-C2-980.

52. F. Martin, Ph. Ildefonse, J.L. Hazemann, P.E. Mathe, Y. Noack, O. Grauby, D. Beziat, Ph.de Parseval.// J.Phys.IV France 1997-7, C2-821- C2-827.

53. R.M.Wentzcovitch, M.L.Cohen, and P.K.Lam. Theoretical study of BN, BP and BAs at high pressures.// Phys.Rev.B. -1987.-36, 11- P.6058-6060.

54. R.M.Wentzcovitch, K.J.Chang, and M.L.Cohen. Electronic and structural properties of BN and BP. //Phys. Rev В -1986-34,2,-р.1071-1079.

55. Michael P.Surh, Steven G.Louie, and Marvin L. Cohen. Quasiparticle energies for cubic BN, BP, and Bas. // Phys.Rev.B,-1989-43,.1 l,-p.43~51

56. Yong-Nian Xu and W.Y. Ching. Calculation of ground-state and optical properties of boron nitrides in the hexagonal, cubic, and wurtzite struktures.// The American Physical Society, -1991,- 44, 15,p.7787-7798

57. H. Bross and R. Bader. Calculation of the ground state properties of Diamond and cubic Boron Nitride// препринт

58. Alex Zunger and A.J. Freeman. Ab initio self-consistent of the electronic structure and properties of cubic boron nitride.//Physical review B,-1978,- 17,4,-p. 2030-2042.

59. Баранов П.Г., Ильин И.В., Мохов Е.Н., Храмцов В.А. Электронный парамагнитный резонанс дефектов с метастабильными свойствами в кристалле GaN .//ФТТ-1998.-40, 10, -с.1818-1824.

60. Водаков Ю.А., Мохов Е.Н. Прогресс в выращивании кристаллов и изучении широкозонных полупроводниковых материалов.// ФТТ.-1999. 41, 5, с.822-825.

61. Калабухова Е.Н., Лукин С.Н., Громовой Ю.С., Мохов Е.Н. Спектр ЭПР доноров в 6Н SiC в широком температурном интервале // ФТТ.-1998-40,10,-с.1825-1831.

62. Ya.A. Vodakov, E.N. Mokhov. Point Defects in Silicon Carbide. //Inst. Phys. Conf. Ser. -1994. -. 137, 3. P. 197-199.

63. Никалаев В.И., Шлейзман B.B., СмирновБ.И.Определение модуля упругости эпитаксиальных слоев GaN методом микроиндетектирования // ФТТ,- 2000.-42, 3, -с.428-431.

64. Rohlfing М., Kruger P., and Pollmann J. Quasiparticle band-structure calculations for C, Si, Ge, GaAs and SiC using Gaussion orbital basis sels.// J Phys.Rev. B. -1993-48, 24, -p.17791-17805.

65. В.П. Елютин, И.В. Блинов, И.И. Горюнова, А.В. Иванов, Ю.Н., Пархоменко. Образование метабильной структуры в ультрадисперсных частицах нитрида бора, получаемого при импульсном нагревании. //Неорган, материалы -1990-26, 5,-с. 978-983.

66. Haeringen W.V., Junginger M.G. Empirical pseudopotential approach to the band structures of diamond and silicon carbide// Solid States Communs,-1969- 7, 16, -P.1135-1137.

67. Fomichev V.A. Izv. Akad. T. Researches of energetic structure of BN by soft-x-ray spectroscopy method. // Nauk SSSR. Ser. fiz.-1967-31.-p. 957-967.

68. Geller S. Coordination Linkage in BN. // Phys. Chem. Solids.-1959.- 10,4-p.340-341.

69. Christensen, N.E., Gorczyca I. Optical and structural properties of III-V nitrides under pressure. //Phys. Rev. В -1994, 50- p.4397-4415.

70. Нахмансон М.С., Смирнов В.П.Зонная структура и плотность состояний в гексагональном ВШ/ФТТ-1971-13,11,-с.3289-3294.

71. Kobayashi, A., Sankey, O.F., Volz, S.M., Dow, J.D., Semiempirical tight-binding band structures of wurtzite semiconductors: BN, A1N, CdS, CdSe, ZnS, and ZnOJ/Phys. Rev. -1983- B28 p. 935-940.

72. F. Bassani, M. Yoshimine.//Phys. Rev. 1963-20-p.l30-135.

73. Hoffmann, D.M., Doll, G.L., Ekiund, P.C. Optical properties of pyrolytic boron nitride in the energy range 0.05-10 eV.// Phys. Rev. B- 1984-30, 10,-p.6051-6056.

74. Ferhat, M., A. Zaoui, M. Certier, H.Aourag. Electronic structure of BN, BP and BAs the Art of Scientifique Computing. // Physica В -1998-252, p.229-236.

75. Lefebvre P., Allegre J., Gil В., Kavokine A. and Mathieu H. Recombination dynamics of tree and localized excitons in GaN/ Ga 0.93 AI0.07N quantum wells. // Phys. Rev. В 1998.-57,16. - P. R9447-R9450.

76. W.M. Yim, E.J. Stofko, P.J. Zanzucchi, J.I. Pankove, M. Ettenburg, and S.L. Gilbert.//J. Appl. Phys. 1973-44,-p.292-299.

77. Teisseyre H., Perlin P., Suski Т., Grzegory I., Porowski S., Jun J., Pietraszko A., Moustakas T.D. Temperature dependence of the energy gap in GaN bulk single crystals and epitaxial layer.//J. Appl. Phys. -1994-76,4 -,p. 2429-2434.

78. Suzuki, M, T. Uenoyama, A. Yanase, First-principles calculations of effective-mass parameters of A1N and GaN .//Phys. Rev. B- 1995-52,11,-p. 8132-8139.

79. Rodriguez-Hernandez, P., M. Gonzales-Diaz, A. Munoz, Electronic and structural properties of cubic BN and BP.// Phys. Rev. В -1995,- 51,11 -p.14705-14708

80. Catellani, A., Posternak, M., Baldereschi, A., Jansen, H.J.F., Freeman, A.J. Electronic interlayer states in hexagonal boron nitride. //Phys. Rev B. -1985-32 p. 6997-6999.

81. Martin, G., A. Botchkarev, A. Rockett, H. Morkoc, Valence-band discontinuities of wurtzite GaN, A1N, and InN heterojunctions measured by x-ray photoemission spectroscopy, Appl. Phys. Lett. 1996,-68, 8.- p.2541-2543.

82. Pease R.S. An X-ray study of boron nitride. // Acta cristallogr, 1952.-5,3.-p.356-361.

83. Гаршин А.П., Швайко-Швайковский В.Е. Механизм окисления (3-BN // Порошковая металлургия 1992.-8.-С.22-31.

84. Путятин А.А. Кристаллизация алмаза и кубического нитрида бора в системах FeAl-(C, BN, c-BN)// Сверхтвердые материалы,-1991.- 2-С.16-18.

85. Друй М.С., Сохор М.И., Фельдгун Л.И. и др. Исследование порошков эльбора после термической обработки в нейтрально-восстановительной среде// Тр ВНИИАШ.-1971.-13.-с.6-18.

86. Шипило В.Б., Рудь А.Е., Аниченко Н.Г., Кузьмин B.C., Уголев И.И., Богушевич С.Е. Влияние переходных металлов на ЭПР и свойства сфалеритного нитрида бора // Из. РАН СССР. Неорганические материалы -1991.-27, 7-с. 1440-1445

87. Самсонов Г.В., Бурыкина А.Л., Медведева О .А., Корстерук В.П. Взаимодействие нитрида бора с переходными металлами, их боридами и нитридами.//Порошковая металлургия.-1973-131,11.-с50-57.

88. Walter R.L. Lambrecht and Benjamin Segall.Electronic structure of (diamond C)/(sphalerite BN)(110) interfaces and superlattices.// Phys. Rev. B: 1989-40, 14 -p.9909-9919.

89. Walter R.L. Lambrecht and Benjamin Segall. Anomalous band-gap behavior and phase stability of c-BN-diamond alloys.// Phys. Rev. B: 1993-47,15-p.9289-9295.

90. Алешин В.Г., Соколов A.H., Шульженко A.A. Состав поверхности нитрида бора. // Сверхтвердые материалы: 1985.-5.-С.12-15.

91. Давыдов С.Ю., Оценки параметров нитридов элементов третьей группы: BN, A1N, GaN и InN \\ ФТП- 2002-36, 1,- р.45-48.

92. Бельков В.В., Жиляев Ю.В., Мосина Г.Н., Раевский С.Д., Сорокин Л.М., Щеглов М.П. Микроструктура объемного GaN, выращенного на сапфировых подложках с аморфным буфером.// ФТТ- 2000-42, 9,-с.1563-1566.

93. Лап Chen, Zachary Н. Levine, and. John W. Wilkins. Calculated second-harmonic susceptibilities of BN, A1N and GaN.//Appl. Phys. Lett.- 1995,-66, 9, -p.l 129-1131.

94. G. Steude, Т. Christmann, B.K. Meyer, A. Goeldner, A. Hoffmann, F. Bertram, J. Christen, H. Amano, and I. Akasaki. // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res.-1999- 4S1, -G3.26.

95. B.H. Бессолов, Ю.В. Жиляев, M.E. Компан, E.B. Коненкова, C.A. Кукушкин, M.B. Меш, С.Д. Раевский, A.JI. Фрадков, В.А. Федирко. //Письма в ЖТФ -2002-28, 23,-с.44-52.

96. F. Bernardini, V. Fiorentini, D. Vanderbilt.//Phys. Rev. В-1997-56, 16, R10024.

97. S.-H. Park, S.-L. Chuang. // Appl. Phys. Lett -1998. 73, 3,- 339-346.

98. R. Oberhuber, G. Zandler, P. Vogl. Appl. Phys. Lett.- 1998-73, 6,-p 818-827.

99. C.H. Гриняев, A.H. Разжувалов. Резонансное туннелирование электронов в напряженных структурах GaN/ GaixAlxN (001)с учетом спонтанной поляризации и пьезоэффекта. //ФТТ- 2001-43, 3, с.529-535.

100. М. Херман. Полупроводниковые сверхрешетки. М.: Мир, 1989, 240с.

101. P.M. Petroff, J.Gaines, М. Tsuchiya, R. Simes, L. Coldren, H. Kroemer, J.English, A.C. Gossard.// J. Cryst. Growth -1989-95, p. 260-267.

102. Е.И. Гольдман, А.Г. Ждан.//Письма в ЖТФ-2000-26, 1, с.38-42.

103. В. Ткач, И.В. Пронишин, A.M. Маханец. Спектр электрона в квантовой сверхрешетке циллиндрической симметрии.//ФТТ- 1998-40,3,-с.557-562.

104. L.K. Teles, L.M.R. Scolfaro, J.R. Leite, J. Furthmuller, and F. Bechstedt. Spinodal decomposition in BxGaixN and BxAlixN alloys.// Appl. Phys. Lett.- 200280, 7,-p.l 177-1179.

105. B.B. Илясов, И.Я. Никифоров. Природа селективного максимума В К-края поглощения и электронная энергетическая структура кристалла ЗСВпо.99. // ФТТ- 2001-43, 2-е. 233-235.

106. B.C. Lee. Tight-Binding Calculation for the Electronic Structure of the Wurtzite Quaternary Alloy AlxInyGaix„y // J. Korean Physical Society -1999-35, 6.-p.516-519.

107. В.И.Соколов, В.В.Макаров, Е.Н.Мохов. Линейчатая люминесценция карбида кремния, легированного алюминием // ФТТ-1969,7,-с. 285-292.

108. Ю.С.Краснов, Т.Г. Кмита, И.В .Рыжиков, В.И.Павличенко, О.Т.Сергеев, Ю.М.Сулейманов ФТТ- 1968-10, 4,-с. 1140-1144.

109. И.С. Горбань, Ю.А. Маразуев, Ю.М. Сулейманов. Энергетический спектр акцепторов как центров излучательной рекомбинации в карбиде кремния.//ФТП -1967- 4, -с. 612-614.

110. И.И. Жукова, В.А.Фомичев, А.С. Виноградов, Т.М. Зимкина. Исследование энергетической структуры карбида кремния методом ультрамягкой рентгеновской спектроскопии.//ФТТ-1968,-10, 5,-с.1383-1391.

111. Никифоров И.Я., Штерн Е.В. Электронная структура неупорядоченных сплавов замещения Al-Cu в приближении средней t-матрицы // Физ. металлов и металловед. 1979. - 48,4. - с. 679-690.

112. Никифоров И.Я. Электронная структура твердых тел и ее исследование на многокристальных рентгеновских спектрометрах: Дис. доктора физ.-мат. наук: 01.04.07, Ростов н/Д, 1982. 354 с.

113. Бажин И.В. Электронная энергетическая структура фуллеритоподобных соединений: Дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.07, Ростов н/Д, 1995. 117 с

114. Nikiforov I. Ya., Kolpachev А.В. Electronic structure of niobium nitrocarbides //Phys. stat. sol. (b). 1988. - 148, 2. - p. 205-211.

115. Колпачев А.Б., Никифоров И.Я. Электронная структура и сверхпроводящие свойства карбонитридов ниобия // ФММ. 1988. - 66, 4- с. 827-830.

116. Габрельян Б.В. Электронная энергетическая структура некоторых полупроводниковых халькогенидов и их твердых растворов: Дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.07, Ростов н/Д, 1999. 153 с.

117. Лаврентьев А.А., Никифоров И.Я., Колпачев А.Б., Еабрельян Б.В. Экспериментальное и теоретическое исследование электронной структуры полупроводников CdS, InP, InPS4, CuGaS2, AgGaS2. // ФТТ. 1996. - 38, 8. - c.2347-2362.

118. Харрисон У. Теория твердого тела. М.: Мир, 1972. - 616 с.

119. Эренрайх Г., Шварц Л. Электронная структура сплавов. М.: Мир, 1979. - 200 с.

120. Stocks G.M., Temmernan W.M., Gyorffy B.L. Complete solution of the Kor-ringa-Konn-Rostoker Coherent-Potential-Approximation Equations: Cu-Ni alloys // Phys. Rev. Lett. 1978. - 41, 5. - p. 339-343.

121. Слэтер Дж. Метод самосогласованного поля для молекул и твердых тел. М.: Мир, 1978. - 662 с.

122. Вольф Г.В., Дякин В.В., Широковский В.П. Кристаллический потенциал для кристаллов с базисом // ФММ. 1974. - 38, 6. - С. 949-956.

123. Herman F., Skillman S. Atomic structure calculations // New Jersey: Prentice Hall: Englwood Cliffs, 1963. 421 c.

124. Slater J.S. A simplification of Hartree-Fock method // Phys. Rev. -1951. 81, 3. - p.385-390.

125. Hedin L., Lundqvist B.I. Explicit local exchange correlation potentials // J. Phys. C. -1971. 4, 14. - p. 2064-2084.

126. Немошкаленко B.B., Кучеренко Ю.Н. Методы вычислительной физики в теории твердого тела. Электронные состояния в неидеальных кристаллах. -Киев: Наукова думка, 1986. 295 с.

127. Слэтер Дж. Диэлектрики, полупроводники, металлы. М.: Мир, 1969, 648с.

128. Авилов В .В. О вычислении постоянной Маделунга кристаллов // ФТТ. -1972. 14, 9. - с. 2550-2554.

129. Шифф JI. Квантовая механика. М.: Мир, 1957. - 473 с.

130. Gyorffy B.L., Stocks G.M. On the CPA in a muffin-tin model potential theory of random substitutional alloys. // J. de Physique (Paris). 1974. - 35, 5. - p.C4-75 -C4-80.

131. Ведринский P.B., Новакович A.A. Метод функций Грина в одноэлектронной теории рентгеновских спектров неупорядоченных сплавов. // ФММ.- 1975.-39, /.-с.7-15.

132. Тейлор Дж. Теория рассеяния. М.: Мир, 1975. - 566 с.

133. Арфкен Г. Математические методы в физике.-М.: Атомиздат, 1970. -712с.

134. Gyorffy B.L. Coherent-potential approximation for a nonoverlapping muffin-tin model of random substitutional alloys. // Phys. Rev. B. 1972. - 5, 6. - p. 23822384.

135. C.B. Некипелов, А.А. Павлычев. Резонансы формы в рентгеновских спектрах поглощения кристалла гексагонального нитрида бора.//ФТТ-1991- 33, 3, с.896-902.

136. В.Р. Keller, S.B. Keller, D. Kapolnek, W.-N. Jiang, Y.F. Wu, B.Heying. Optical properties, condensed matter spectroscopy and other interactions oflnGaN/GaN. // J.Electron. Mater.-1995,24.-pl707-1710.

137. Schulz M., Weiss H. Herausgeber. Landolt-BoErnstein. Zahlenwerten und Funktionen in Naturwis-senschaften und Technik, Neue Serie. Madelung 0. //Berlin, Heidel-berg, New York: Springer-Verlag, 1982, Band 17, Halbleiter.

138. O.B. Боев, C.E. Кулькова. Электронные и позитронные уровни в гексагональном нитриде бора.// ФТТД992- 34,-с. 2218-2224.

139. Илясов В.В. Физико химические основы создания новых твердых и сверхтвердых инструментальных материалов: дис. д-ра техн. наук: 05.02.01, 05.02.04 / В.В. Илясов - Ростов н/Д, 2000. - 348 с.

140. Л.Б. Литинский. Электронный спектр гексагонального нитрида ниобия. -Деп. ВИНИТИ № 7592-В88,1988-С.1-20

141. Францевич И.Н., Жураковский Е.А., Василенко Н.Н. Рентгеновская эмиссионная Ка-полоса азота в нитриде циркония предельного состава и в области гомогенности (ZnNx) // Докл. АН СССР.- 1971.-198, 5,- С. 1066-1069.

142. В.В. Илясов, И.Я. Никифоров, Ю.В. Илясов. Тонкая структура вершины валентной полосы кристалла ЗС BN с нанопорой // ФТТ-2001- 43, 4. С.598-600.

143. R de Paiva and S.Azevedo. Cubic (BN)XC.X ordered alloys: a first- principles stuctural, electronic and effective mass properties.// J.Phys.: Condens. Matter, 200618, P.3509-3516

144. Bugaets O.P., Smekhnov A.A., Kuzenkov S.P. Electron spectroscopy of the surface of diamond and cubic boron nitrid // J. Electr. Spectroscopy.-1994.-68.- P. 713-718.

145. А.Г. Ляпин, В.В. Бражкин. Корреляции физических свойств углеродных фаз, полученных из фуллерита Сбо при высоком давлении // ФТТ-2002-44, 3.-С.393-397.

146. W.A. Harrison. Theory of the two-center bond // Phys. Rev. B, 1983-27, 6, p.3592-3598.

147. Верязов B.A., Добротворский A.M., Леко A.B., Эварестов P.A. Теоретическое исследование электронного строения и упругих характеристик алмаза // ФТТ -1996.38, 2. С.482-495.

148. М. Oestreich.// Nature. 1999-402,-p. 735-737.

149. А.С. Шулаков, А.П. Брайко, С.В. Букин, В.Е. Дрозд. Рентгеноспектральныц анализ межфазовой границы тонкой пленки А1203, синтезированной на кремнии методом молекулярного наслаивания.// ФТТ-2004-46, 6, р.1111-1121.

150. Н.Р. Maruska and J.J. Tietjen. The preparation and properties of vapor-deposited single-crystal-line GaN.//Appl. Phys. Lett.- 1969-15,-p. 327-331.

151. Y.F. Tsay, A. Vaidyanathan and S.S. Mitra. //Phys. Rev. B-1979-19,-p.5422-5427.

152. J. Serrano, A. Rubio, E. Hernander, A. Munoz, A. Mujica.// Phys. Rev. В -2000- 62, 24,-p. 16612-16615.

153. T. Lei, T.D. Moustakas, R.J. Graham, Y. He, and S.J. Berkowitz. Epitaxial growth and characterization of zinc-blende gallium nitride on (001) silicon // J. Appl. Phys.- 1992, 71, p.4933-4938.

154. P.H. Кютт, М.П. Щеглов, В.Ю. Давыдов, А.С. Усиков. Деформация слоев в сверхрешетках AlGaN/ GaN по данным рентгено дифракционного анализа.//ФТТ-2004-46, 2, с.353-358.

155. Домашевская Э.П. Автореф. докт. дисс. Киев, 1979.

156. Курмаев Э.З., Черкашенко В.М., Финкелыптейн Л.Д. Рентгеновские спектры твердых тел. М.: Наука, 1988. - 175с.

157. А.А. Лебедев, А.М. Стрельчук, Н.С. Савкина, Е.В. Богданова, А.С. Трегубова, А.Н. Кузнецов, Л.М. Сорокин.// Письма в ЖТФ-2002-28,23, с.78-84.

158. В.Г. Дейбук, Ф.В. Возный, М.Н. Слетов, A.M. Слетов. Особенности оптических свойств твердых растворов AlxGa.xN .//Физика и техника полупроводников.-2002 36,4.-с.420-426.

159. Bugrov V., Levinshtein М.Е., Rumyantsev S.L., Zubrilov A., in Properties of Advanced Semiconductor Materials GaN, A1N, InN, BN, SiC. John Wiley & Sons, Inc., New York, 2001. p. 1-30

160. Rubio, J.L. Corkill, M.L. Cohen, E.L. Shirly and S.G. Louie// Phys.Rev. B.-1993-48,11810.

161. Q. Guo, A. Yoshida. Jpn. Temperature dependence of the energy gap in GaN bulk single crystals and epitaxial layer.//J. Appl. Phys.-1994-76,4-p.2453-2459.

162. W. R. L. Lambrecht, K. Kim, S. N. Rashkeev, and B. Segall. Electronic and optical properties of the group-Ill nitrides, their heterostructures and alloys.// Mat. Res. Soc. Symp. Proc. -1996- 395, p. 455-466.

163. Bechstedt F. and Sole Del. Energy gap and optical properties of AlxGai XN // Phys.Rev. B. -1988- 38, p.7710 -7716.

164. Ferhat M. and Bechstedt F. Gap bowing and Stokes shift in In xGaj. XN alloys:First-principles studies. //Phys.Rev. B. 2002-65, 075213-1-075213-9.

165. Gavrilenko V.I. and Wu R.Q. Quasiparticle band structure of A1N and GaN. //Phys.Rev. В.- 2000-11 -61,4, -2632.

166. Немнонов С.А., Колобова K.M. .Рентгеновские спектры, электронная структура и свойства металлических соединений.//ФММ- 1966-22, 5,-с. 680690.

167. Виноградов А.С., Некипелов С.В., Павлычев А.А. Резонансы формы в рентгеновских спектрах поглощения кристалла гексагонального нитрида бора.// ФТТ,-199,-33,3,с. 896-899.

168. Martin G., Strife S., Botchkarev A., Agarwal A., Rockett A., Morkoc H., Lambrecht W.R.L., Segal B. Valence-band discontinuity between GaN and A1N measured by x-ray photoemission spectroscopy// Appl. Phys. Lett. 1994. - 65, 5. -P. 610-612.

169. Dmitriev, A.V, Oruzheinikov, A.L. Radiative recombination rates in GaN, InN, A1N and their solid solutions., in Ill-Nitride, SiC, and DiaMOtld Materials for

170. Electronic Devices. Eds. Gaskill D.K, Brandt C.D. and Nemanich R J., Material Research Society Symposium Proceedings, Pittsburgh, PA. -1996-423, p. 69-73.

171. Немошкаленко B.B., Алёшин В.Г. Электронная спектроскопия. К., 1983.-287с.

172. Scofield J.H. // J. Electron Spectr. Et Relat.Phenomena-1976.- 8,- P.129-132.

173. M.Cardona and L.Ley. Photoemission in Solids. //Springer-Verlag, Part 1 and 2, edited by Berlin, 1978.

174. L.-C. Duda, C.B. Stagarecu, J. Downes, K.E. Smith, D. Korakakis, T.D. Moustakas, J. Guo, J. Nordgren.Density of states, hybridization, and band-gap evolution in AlxGat.xN alloys.// Phys.Rev. В -2002-66,4,- p. 1928-1932.

175. Ueno M., Onodera A., Shimomura 0., Takemura K. // Phys.Rev.B.-1992.-45.-P.10123-10130

176. L.E. Ramos, J. Furthmuller, F. Bechstedt, L.M.R. Scolfaro and J.R. Leite. Ab initio theory of native defects in alloys: application to charged N vacancies in AlxGal xN//J. Phys. Condens. Matter -2002-14, p. 2577-2589

177. Bernard J.E., Zunger A. Electronic structure of ZnS, ZnSe, ZnTe, and their pseudobinary alloys. // Phys. Rev. В.- 1987. 36, 6. - p.3199 - 3228.

178. Tzu-fanf Huang and S. James, Jr. Harris. Growth of epitaxial AlxGa}xN films by pulsed lasser deposition. // Appl. Phys. Lett.- 1998-72, 10, -p.l 158-1162.

179. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

180. Илясов В.В., Жданова Т.П., Никифоров И .Я. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры кристаллов GaN и BxGaj.xN.// ФТТ,- 2006.- 48, 4.-С.614-622.

181. Илясов В.В., Жданова Т.П., Никифоров И.Я. Рентгеновские спектры и электронная структура алюминия в вюртцитных кристаллах A1N и BxAli„xN.// ФТТ-2006.-48,2.- С. 199-201.

182. Илясов В.В., Жданова Т.П., Никифоров И.Я. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры широкозонных кристаллов A1N и BN и их твердых растворов BXA1,.XN. // ФТТ.2005,- 47,49,- С.1559-1566.

183. Илясов В.В., Жданова Т.П., Никифоров И.Я., Илясов А.В., Ольховой М.М., Виткалова С.В. Электронная энергетическая структура широкозонных полупроводниковых кристаллов А1х Sii-X С.// ЖСХ-2005.- 46,5,-с.830-835.

184. Илясов В.В., Жданова Т.П., Никифоров И.Я. Структурные и электронные свойства широкозонных полупроводников A1N, BN и их твердых растворов ВХА1. XN.// ЖСХ-2005.-.46, 5,-с.822-829.

185. Илясов В.В, Жданова Т.П., Никифоров И.Я. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры политипов нитрида бора // ФТТ-2003.- 45, 5, -с. 777-784.

186. Ilyasov V.V., Zhdanova Т.Р., Nikiforov I.Ya., Ilyasov A.V. Electronic Structure X-ray Spectra and of the System SiC-(Al, Ti, C).// Phys. stat. sol. (b) -2002.- 229,3,- p.l 1871190.

187. Жданова Т.П., Илясов B.B., Никифоров И.Я. Особенности электронная структура и рентгеновские спектры нитрида бора в сфалеритной и вюртцитной модификациях.//ФТТ-2001 .-.43,8.-С.1388-1391.

188. Жданова Т.П., Илясов В.В., Никифоров И.Я., Илясов А.В Рентгеновские спектры и электронная структура твердых растворов на основе ЗС SiC и BN // ЖСХ-2001.-.42, 1,-с.120-131.

189. Жданова Т.П., Илясов В.В., Никифоров И.Я. Рентгено фотоэлектронные спектры и электронная структура на основе кубического нитрида бора.//ЖСХ-2000.-41,6.-С.1149-1154

190. Жданова Т.П., Илясов В.В., Никифоров И.Я., Илясов А.В. Электронная структура и природа химической связи в политипах карбида кремния 2Н, ЗС SiC. Сходство и различия.// Журнал Химическая физика и мезоскопия-2000-2, 2,-c.l99-204.

191. Жданова Т.П., Илясов В.В., Никифоров И.Я. Рентгеновские спектры и электронная структура нитрида бора в различных кристаллографических модификациях //ЖСХ-1998.-39, 6, с.1083-1087

192. Zhdanova T.P., Ilyasov V.V. Electronic structure of Boron Nitride Bases Solid Solutions \\ Materials Structure in Chemistry, Biology, Physics and Technology: Bui. -Praha, 1998. Vol.5,В: ECM-18 posters - abstracts

193. Nikiforov I.Ya, Ilyasov V.V., Zhdanova T.P., Ilyasov Ya.V. Structural change in cubic boron nitride/diamond alloyW Materials Structure in Chemistry, Biology, Physics and Technology. Bui. Praha, 1998. - Vol.5,B: ECM-18 posters - abstracts

194. Никифоров И.Я., Илясов В.В., Жданова Т.П. Электронная структура и рентгеновские спектры 2Н SiC и ЗС SiC.//XVIII Научная школа-семинар

195. Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь": программа и тез. докл., 11-14 сент. Воронеж, 2000

196. Nikiforov I.Ya, Ilyasov V.V., Zhdanova T.P. Study of Electronic Properties of "CBN/A1N" System// PM-2004 Powder Metallurgy World Congress, 17-21 Oct.- Vienna, 2004

197. Nikiforov I.Ya, Ilyasov V.V., Zhdanova T.P. Structural change wide-gap semiconductor in reconstructive phase transitions: A1N, BN and BxAli.xN solid solutions.// 23rd European Ccrystallographic Meeting, Leuven, Belgium 6-11 Aug.2006.