Зонная структура и параметры основного состояния оксидов MgO, CaO, BeO, YOF, α-Al2 O3 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

.18 : ■

УРАЛЬСКИЙ ОВДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.С.Ы.НИРОВА

. На правах рукописи

Кулябин Борис Евгеньевич

УДК 538.915

ЗОННАЯ СТРУКТУРА И ПАРАМЕТРУ ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ ОКСВДОВ

МцО, СаО, веО, УОГ, *-А€г03

Специальность 01.04.07. - Физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Свердловск 1990

Работа выполнена в Уральском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте иы.С.М.Кирова на кафедре экспериментальной физики.

Научные руководители - доктор физико-математических наук, .

профессор Б.В.Шульгин;; - кандидат физико-математических наук, доцент В.А.Лобач Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук,

профзссор В.В.Дяккн; - доктор химических наук, ведущий научный сотрудник .Ивановский А.Л. Ведущая организация - Уральский Государственный университет

им.И.Горького, г.Свердловск

Защита состоится "02" ¡тюля 1990 г. в 14 ч 30 мин на заседании специализированного совета К 063.14.II по присуаденкэ ученых степеней кандидатов наук при Уральском ордзна Трудового Красного Знамени политехническом институте•км.С.М.Кирова (пятый уч.корпус, ауд.©-419).

Ваш отзыв в одно!.: акзешишрз, скргплгнкыЯ гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, Свердловск, К-2, УДИ к.:. С Л.;. Кирова, ученому секретарю института.

Автореферат разослан " / " _1990 г. '

Ученый секретарь

.специализированного совета К 063.14.11, доцент, кандидат физико-математических наук

ЛшпиьЛ^ А. К.ШТОЛЬЦ

м 3

/ . ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

. I Актуальность. Среди большой группы неметаллических материалов,- широко применяемых в технике, специфическое место занимают оксиды. В последние годы интерес к этому классу соединений особенно вырос в связи с открытием явления высокотемпературной сверхпроводимости.-

Наиболее полезные с практической точки зрения оксиды имеют сложную кристаллическую структуру и, как следствие, сложное электронное строение. Поэтому для понимания процессов, протекающих в этих кристаллах, например, процессов дефектообразова-ния, обычно'используются модельные оксидные системы, к которым, в частности, относятся щелочно-земельные оксиды (1Ц30) магния, кальция, бериллия, а также имеющий более сложную структуру, но хорошо изученный экспериментально оксид алюминия. Этим объясняется постоянный интерес к упомянутым оксидам, и, как следствие, рост объема экспериментальных и теоретических исследований их свойств, а также попытки выявления специфики этих соединений по отношению, например, к фторидам или к кристаллам,содержащим наряду с кислородом.другие анионы. В последние годы для этих систем, в частности, были получены новые данные относительно процессов дефектообразования и особенностей процессов создания и распада элементарных возбуждений. Качественно эти результаты согласуются с установившимися представлениями для ионных кристаллов, однако имеются и существенные различия. В связи с этим возникает необходимость детального изучения зонной структуры упомянутых оксидов на основе неэмпирического самосогласованного зонного метода с учетом специфики данных соединений и выяснением влияния многочастичных эффектов.

Возможность такого исследования свойств кристаллов появилас в последнее десятилетие благодаря развитию самосогласованных зоь ных методов, базирующихся на теории функционала плотности.

Цель настоящей работы состоит в теоретическом исследованш электронной структуры и зарядовой конфигурации совершенных оксидов СаО, ВсО , Ол , а также кристалла с двумя Т1 пами анионов УОР в основном состоянии самосогласованным зонным методом, а также анализ причин, порождающих специфику упомя] тых кристаллов в сравнении с классическими ионными кристаллами иг и Му/С

Научная новизна: I. Самосогласованным методом линеаризован ных ^ " орбит алей в приближении атомной сферы (ЛИ

-ПАС) рассчитана электронная структура и распределение электрон ной плотности совершенных оксидов МдО, С а О , океифторида ) и фторидов ¿.7 Г , ЫаР. На основе порученных данных про веде* анализ особенностей энергетического спектра и зарядовой конфиг} рации оксидов в уравнении с фторидами.

2. Рассчитан эффективный потенциал внутри сферы аниона для всех исследуемых-оксидов и фторидов. Наличие максим; ма в потенциале кислорода и его отсутствие в потенциале фтора, также проведенные оценки положения -нуля в ку ческих оксидах позволили интерпретировать состояния, формирующ в этих кристаллах валентную зону (ВЗ), как резонансные в отлич от фторидов, где ЕЗ образована связанными состояниями.

3. Проведен расчет алектронной структуры кубических оксид , СоО , фторидов 1-!£, МаР, а также системы с двумя

типами анионов УОИ с учетом коррекции на самовзаимодействие (СВК), что позволило улучшить описание ширины диэлектрической щели з данных кристаллах.. Учет СВК не изменяет интерпретацию состояний ВЗ в кубических оксидах как резонансных. При втом о<

гея в силе вывод о делокализации электронного заряда аниона в Янтарной ячейке (ЭЯ).

4. Самосогласованным методом ЖГО-ПАС рассчитана электрон-структура и распределение электронной плотности в некубичес-: оксидах веО и U - Полученная малая дисперсия верси-

Ю и,.как следствие, достаточно большие значения эффективных ¡с дырок в этой области, подтверяедают выдвинутое ранее на ocie экспериментальных данных предположение о возможности автоло-шэации экситонов и дырок в этих кристаллах.

Автор защищает: I. Результаты расчетов совершенных оксидов 'д О , СаО , фторидов L. f , A/aF и системы со смешанными юнами YOF , выполненных самосогласованным зонным методом ГО-ПАС, а также полученные на их основе значения эффективных :с, энергий сцепления, оптических характеристик (межзонной плот-гти состояний, мнимой части диэлектрической проницаемости) этих металлов.

2. Вывод о резонансной природе потолка ВЗ s 1!{30, обусловлен-й наличием максимума и положением ВЗ относительно nuffín - * " -нуля в этих кристаллах.

3. Методику учета СВК в формализме JIMIO-IIAC, развитую в рам-х схемы Либермана и результаты, полученные на ее основе.

4. Вывод, подтверждающий возможность автолокализации эксито-в и дырок в беО и как следствие наличия верхней полны с малой дисперсией в ЁЗ этих кристаллов в отличие от куби-ских М^о и СаО .

Практическая ценность. Полученный в настоящей работе энерге-[ческий спектр и вычисленные на его основе характеристики .основ->го состояния расширяют представление об электронной структуре

исследуемых оксидов. Дополнительно к основному пакету создан ряд программ, позволяющих рассчитывать, в частности, эффективные кассы электронов в кристалле, оптические характеристики и ыежзонную плотность состояний. Разработана и внедрена методика учета Koppei ции на самовзаимодействие для широкозонных диэлектриков; Все названные программы могут быть применены к широкому классу объектов, Апробация работы. Основное содержание диссертации представлено в 10 публикациях. Результаты работы доложены на 1У Всесоюзном совещании "Методы расчета энергетической структуры и физических свойств кристаллов" (Киев 1967); на Всесоюзной школе-семинаре "Энергетическая структура неметаллических кристаллов с различным типом химической связи" (Донецк 1938); на Ш Всесоюзной конференции по квантовой химии (Свердловск 1989); на УЛ Всесоюзной конференции по радиационной физике и химии неорганических материг лов (Рига 1989); на П республиканской конференции "Физика твердого тела и новые области ее применения" (Караганда 1990), а также на Свердловском городском семинаре по спектроскопии твердого тела (1989). '

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит,214 страниц; в том числе 165 страниц основного текста; 57 рисунков; 21 таблицу; библиографический список из 142 названий.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность теш, определена цель настоящего исследования, изложена научная новизна, отображены положения, выносимые автором на защиту, определена практическая ценность работы.

В первой главе содержится обзор известных теоретических и экспериментальных исследований электронной структуры и зарядового распределения совершенных кристаллов Н^О % СсО, УаР,. £>еО и ы.~А£г05. Показано, что электронное строение вышеупомянутых объектов изучено достаточно хорошо и понятно на качественном уровне. Надежно определены основные количественные характеристики данных кристаллов. Существует, однако, ряд вопросов, в которых определенность на сегодняшний день не достигнута. Это, в частности, относится к распределению электронной плотности в исследуемых оксидах. В более ранних работах ЩЗО предполагались двухвалентными аналогами ЩГК. Позднее появились исследования, где отмечалось пониженная по сравнению с ЩГК степень ионности. И, наконец, в последние годы появился ряд расчетов, где высказывалось предположение о "промежуточной" зарядовой конфигурации, реализующейся в этих оксидах. Однако совокупность сделанных в этих работах приближений и, в частности, кластерное моделирование, обуславливают необходимость анализа этих результатов на основе строго зонного метода. Отмечено также, что исследования распределения электронной плотности в оксидах на основе данных комлтоновского рассеяния не вносят определенности в данный вопрос. Разброс результатов расчетов энергетических спектров,обусловленный, в частности, различием использованных в разных работах приближений, затрудняет сопоставление данных для разных оксидов между собой.и,в частности, выявление тех особенностей некубических оксидов, которые обуславливают экспериментальные проявления отличные от кубических.

С учетом проведенного анализа, а танке сформулированной во введении цели диссертационной работы, поставлены гснкретные. задачи исследования, выбран расчетный метод и определены основные проблемы методического характера.

Во второй главе изложен формализм метода ЖГО-ЙАС для расчетов зонной структуры кристаллов с базисом. Используемый подход базируется на теории функционала плотности в стандартном локальном приближении. Подробно рассмотрены основные приближения метода, определяющие его специфику, а также приведен анализ погрешно< тей, вносимых ими г енергетический спектр исследуемого кристалла, Особое внимание уделено особенностям применения метода ЖГО-ЛАС 1 оксидам, исследуемым в данной работе. Показано, что сделанные дощ щення позволяет повысить расчетную эффективность метода, не сшш

заметно точность получаемых параметров внергетического спектра.

• ^

Выписаны выражения для вычисления полной и парциальных плотносте: состояний и полной зарядовой плотности внутри атомных сфер. Опис ны используемые в данной работе конкретные способы вычисления ря да характеристик основного состояния: полная енергия влектронной системы, приходящаяся -на (ЗЯ); полные и парциальные внутрикриста лические электронные давления, а также объемный модуль упругости и другие параметры,определяемые через производную полного давлен по объему ЗЯ. Подробно рассмотрены вопросы начисления оптически характеристик кристалла и, в частности,.мнимой части диэлектриче кой проницаемости: в дипрльном приближении с постоянным модулем момента перехода. Глава завершается рассмотрением схемы пакета программ метода ЛМГ0-ПА.С. и описанием работы отдельных подпрограь формирование стартового потенциала и структурных констант, решение одно электронного уравнения Шредингера в атомных сферах, фор рование зонного гамильтониана и матрицы перекрытия, решение сеч лярного уравнения и построение на основе полученного внергетиче« кого спектра новой зарядовой плотности и нового потенциала.

Для проверки адекватности сделанных приближений поставлены задачам были проведены тестовые расчеты зонной структуры со верен

0 кристалла для равных радиусов атомных сфер катиона и она. Полученные плотность состояний и количественные характе-тики согласуются с расчетами Тауриана и др. ( Sot. St Сот.. 5.V.55, M, P.351-355), выполненными тем же методом и при тех параметрах. Величина диэлектрического зазора ( ) состави-5,9 эВ, что несколько ниже экспериментального значения этого 1аметра ( ^ = 7,77 эВ). Такая недооценка характерна для расче-

1 «выполненных в рамках локального приближения к функционалу плотни (ФЛП) ( Ph#s. ин-лтъ. V. 51, т. P.I884-I867).

Анализ погрешностей метода, а также проведенные тестовые рас-■ы позволяют сделать вывод о том, что метод ЛМГО-IIAC может быть юльзован для детального количественного анализа электронной ¡уктуры оксидов, а пакет программ адекватно отражает алгоритм ■ода.

В третьей главе приведены результаты расчетов зонной структу-и зарядовой конфигурации (ЗК) совершенного кристалла СаО для чая равных радиусов. (Результаты вместе с данными по М^О при-1ены в табл.1). Отмечено хорошее согласие с экспериментальными [ными по структуре энергетического спектра и ширине зон.

Таблица I

Параметры зонной структуры идеальных кристаллов МдО и СаО для случая равных радиусов

£,эВ эВ Que »е~ Оо

5,7 4,6 1,4 470,81 0,83 7,17

аО 5,4 2,7 0,8 1065,21 0,71 7,29

-v/- ширина ВЗ, ширина Л?.?-зоны, Ом<?, ^о - заряды

1ТОМНЫХ сферах, _ полная энергия, приходящаяся на ЭЯ.

Общим для оксидов кальция и магния является то, что полученная ЗК существенно отличается от чисто ионной и приближается скорее к Не'О '(Ме= ). С учетом используемой ПАС-геометрии, в

которой кристалл представляется перекрывающимися атомными сферами а их суммарный объем равен объему кристалла, такое распределение зарядов интерпретируется как соответствие "промежуточной" конфигурации, в которой катион имеет заряд +2, анион -I плюс электрон, ■распределенный по ЗЯ [1,23.

Поскольку одной из основных задач настоящей работы является исследование особенностей зонной структуры оксидов, особое значение приобретает оптимальный выбор параметров расчета и, б частности, отношение радиусов атомных сфер. Поэтому была выполнена серия расчетов оксидов магния и кальция и, для сравнения, классических ионных кристаллов и Л/аР , в которой отношение радиуса сферы аниона и радиуса сферы катиона ( У ) варьировалось от I до л-1,5 13-бЗ. Результаты расчетов отразили высокую степень кон-ности фторидов, что конкретно проявилось в малой ширине заполненных зон, большому диэлектрическому зазору, ЗК близкой к (Ме= 1.1,Л/су). Оксиды, в свои очередь, обнаруживают существенные ■ отклонения от чисто ионного характера связи, что проявляется, в частности, как делокализация валентного электрона, формирующего потолок КЗ,наблюдаемая в ЗК оксидов для всех значений X . Полученная зонная структура, в целом, выглядит достаточно стабильно г- ширина и положение на энергетической шкале заполненных зон практически не меняется с изменением <Г . Наиболее зависимым от & параметром оказывается Ед . Она монотонно возрастает в ЩГК и оксиде магния с ростом <Г и имеет обратную тенденцию в СаО. Такое положение дел обусловлено наличием заметного вклада Ы -ор-

биталей катиона в формирование зон в оксиде кальция £б]. Их свя-ывающий характер проявляется, в частности» в отрицательном пар-иальном давлении, обусловленном этими орбиталями. Уменьшение адиуса сферы катиона в СаО приводит к дополнительному понижению нергии d -подзоны и т.о., уменьшению ширины щели. Эволюция за-ядов в сферах по мере роста выглядит как повышение'ионности вязи для всех кристаллов, однако, в оксидах ЗК значительно отли-ается от ионной даже для максимальных ^ .

Для выявления причин формирования такой специфической ЗК был ассчитан эффективный потенциал в сфере кислорода для М^О и СаО , для сравнения, потенциал фтора в L:F и UaF , а также сде-аны оценки "внутреннего" нуля. Для этого дисперсионные кривые "IfiO и СаО , рассчитанные методом ЖТО-ПАС.были сопоставлены с нелогичными зависимостями»полученными ¿Елейном и др. 987.V.35, 1Ш. P.5802-58I5) методом присоединенных плоских волн ППВ). Поскольку наблюдалась практически полное совпадение как в тношении дисперсионных кривых, так и в отношении ширин заполненное зон, был осуществлен сдвиг всего энергетического спектра, най-энного в настоящей работе до совмещения вершины ВЗ в этих, двух асчетах.(рис.1). Положение ВЗ вьпю "mwffm-'t'in "-нуля обуслав-лвает резонансный характер 2р-србйталей кислорода, формирующих гу область спектра. Эффективный потенциал V^^t*) в сфере кис-эрода имеет максимум на расстоянии <— I А от ядра, а это означа-г возможность для электронов туннелировать в межеферную область, этенциал внутри сферы фтора, в свою очередь, монотонно возраста-г до границы сферы (рис.2). Кроме того, а ЩЗО вершина ВЗ лежит на - 1,5 эВ выше максимума Va^tv), в то время как во фторидах

состояния, формирующие ВЗ находятся на 4-5 эВ ниже значения потенциала на границе сферы.

Для детализации особенностей зарядового распределения и электронной структуры оксидов по сравнению с фторидами интерсно рассмотреть зонную структуру окйифторида иттрия, содержащего в качестве анионов кислород и фтор в одинаковых кристаллографических позициях. Рассчитанный энергетический спектр и плотность состояний УОГ хорошо согласуются с известными экспериментальными расчетными данными 17]. Форма эффективных потенциалов в сферах фтора и кислорода, положение 02р и Р-зон, соотношение интегральных зарядов в сферах анионов согласуются с предположением о резонансном характере кислородных состояний, образующих ВЗ.

Сформулированные предположения сделаны в рамках стандартного МП, который, как известно, неадекватно описывает диэлектрическую щель в неметаллах. Чтобы исключить возможное влияние ошибок данного подхода на полученные результаты,в настоящей работе осуществлен учет СВК. Точное рассмотрение этой поправки требует перехода к локализованному базису, поэтому использовался более простой и менее строгий вариант СВК, предложенный ранее -Либерманом ( Ркуя.Яе*. В. 1970 .V. 2, №2. Р. 144-248). для одноатомных кристаллов и развитый нами для кристаллов с базисом Сб,9].

Сущность поправки состоит в ввделении внешней области атомной сферы, заряд внутри которой равен одному электрону. Далее для каждой области записывается одноэл'ектронное уравнение Шредингера, причем слагаемые, описывающие взаимодействие внешнего электрона с . самим собой, отбрасываются [9].

Полные плотности состояния с учетом СВК б.ыли рассчитаны для всех исследуемых кубических кристаллов. Результаты для Мс.0 при-

Рис.2. Эффективные потенциалы в сфере кислорода кристалла М^О и а сфере фтора кристалла МаР

ведены на рис.3. Использование процедуры коррекции позволило улучшить описание щели как для Г , Ыа(- , так и для М^О, СаО , УОГ (табл.2). Хотя величины зарядов в сферах изменились в сторону большей ионности, распределение электронной плотности £ оксидах сохранялось существенно' отличным от. распределения во фторидах. В силе остаются выводы о резонансном поведении орбиталей, формирующих вершину ВЗ в оксидах.

В заключительной части третьей главы приведены результаты расчетов оптических характеристик кристаллов , СаО и

в частности, мнимой части диэлектрической проницаемости В силу сделанных приближений можно было ожидать только качественного согласия с экспериментальными данными. Учет СВК позволил улучшить количественное согласив с экспериментом. Несколько худш согласие для СаО обусловлено невключением в расчет 4р-вакантньс орбиталей катиона, которые, возможно, определяют переходы с энергиями фотонов, начиная с ** 15 эВ. Другим недостатком расчета является пренебрежение непрямыми переходами, которые в СаО могут играть существенную роль. Результаты расчетов энергий сцепления , СаО , УОГ , объемного модуля упругости оксида магния хорошо коррелируют с экспериментальными значениями этих характер] тик, что свидетельствует об адекватности выполненных нами расчетов. .

В четвертой главе исследовалась специфика зонной 'структуры и зарядовой конфигурации некубически:: оксидов

ВеО

В силу пониженной симметрии и более рыхлой кристаллической структуры следовало ожидать, что приближение ЛАЙ должно вносить большую ошибку в энергетический спектр данных кристаллов.

Основу содержания главы составляет, анализ результатов расче тов плотности состояний и дисперсионных кривых. Заниженная (5,5

т>

<и

Э О о. с

1

02з

"20

45

-с учетом СВК

___без учета сВК

-5

м

*ис.З. Полная плотность состояний кристалла ИдО с учетом СВК

Таблица 2

Параметры зонной структуры совершенных кристаллов ир , МаР , , СаО и ^¿^.рассчитанные с учетом СВК

(Зг ,е" (За, е~

1;Р 12 1.9 0,42 7,68 -

ЫаР 8,5 ■0,8 0,37 7,63 -

6,8 3,3 0,71 . - 7,29

СаО 6,3 2,2 0,53 — 7,47

ГОР 7,1 1,9 0,52 7,83 7,63

16 . по сравнению с экспериментом (10,63 эВ) величина ^ объясняется помимо всего прочего неадекватным выбором радиусов сфер катиона и аниона равными. ВЗ в бей условно разбивается -на две области. Нижняя часть образована гибридизованными орбиталями, вклад катион-ных состояний в которые достигает 30$ СЮ.]. В верхней части ВЗ примесь бериллия быстро спадает и потолок ВЗ имеет чистый Ойр -характер. Дно зоны проводимости (ЗП) в оксиде бериллия образовано 5 -состояниями бериллия. Вклад от анионов достигает 1Ь% от общей интенсивности пика. Заряды в сферах проявляют отмеченную ранее для кубических оксидов большую степень делокализации десятого кислородного электрона. Существенные отличия по сравнению с М^О, СаО наблюдаются в зависимостях для . Вершина йЗ в окси-

де бериллия образована отщепленной от всех остальных (~0,7 эЗ) подзоной, характеризующейся малой дисперсией и, как следствие, достаточно большим значением эффективных масс дырок. Из сравнения рассчитанных величин эффективных масс дырок у потолка ВЗ в и некубических оксидах, где они на порядок ниже, делается вывод в пользу выдвинутого ранее на основе кластерных расчетов предположения о возможности автолокализации дырок и экситонов в этом кристалле.

Рассчитанная плотность состояний совершенного кристалла •х-А?гс7з,как и в случае <5еС? удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными. Распределение электронной плотноети.в °(-Аегаз отражает ситуацию .характерную для оксидов: зарядовая конфигурация близка к модели т.е. наблюдается распре- .

деление электронной;плотности за пределами сферы аниона. Как и в случае , парциальный анализ позволяет разбить ВЗ оксида алюминия на две подзоны: нижняя область образована сильногибридизо-

ванными «Г , f>A¿ и fO -орбиталями, причем вклад катиснных состояний у дна ВЗ достигает 40$. В верхней части зоны алюминиевые состояния быстро спадают, и вершина ВЗ формируется практически чистыми 0¿p -орбиталями. Сопоставление расчетных данных для двух некубических оксидов позволяет предположить, что в и-А€гОъ , как и в ЬеОимеет место малая дисперсия потолка ВЗ, что проявляется в узком интенсивной пике в плотности состояний для этой области, а также в значении эффективной массы, дырки, оцененной для окрестности т.Г, сравнимом с величиной этого параметра для .

Это подтверждает вывод о возможности автолокализации экситонов и дырок в кристалле корунда. (ЯТ.. 1985. Т.27, МО. С.3030-3037).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В приближении функционала локальной плотности самосогласованным методом ЖГО-НАС рассчитаны зонная структура и распределение электронной плотности в основном состоянии совершенных кристаллов М^д , СаО , L¡f и MaF . Рассчитанные полные и парциальные плотности состояний, оптические характеристики находятбя в хорошем количественном"согласии с рентгеновскими эмиссионными и оптическими данными, а также результатами других расчетов. Вычис-

о

ленные на основе полученной зонной структуры значения объемных модулей, энергий сцепления, .'эффективных масс электронов и дырок также удовлетворительно согласуются с известными экспериментальными оценками этих параметров.

2. Исследована зависимость параметров зонной структуры в основном состоянии оксидов , и фторидов L-F tA/aF от отношения радиусов атомных сфер аниона и катиона. Наилучшее со-

{вдасие расчетных характеристик с экспериментальными данными получено при Í =1,3 для МдО , X =1 - для CaÜ, X" =1,5 для фторидов.

3. Установлена различная степень локализации электронного заряда в сфере аниона в оксидах и фторидах: заряд в сфере кислорода отличается от ееличины, соответствующей ионному распределению электронной плотности.- С учетом ПАС такая делокализация согласуется с теми экспериментальными и теоретическими данными,в которых предлагается наличие "промежуточной" ЗК в ЩЗО: ^е'^ О 1 плюс электрон, распределенный по ЭЯ.

4. Выполненные оценки уровней МТ-нулей показывают, что в оксидах состояния ВЗ лежат выше, а во фторидах ниже этих уровней. Самосогласованный эффективный потенциал кислорода имеет локальный

о

максимум на расстоянии ~ I А от ядра, формируя потерциальный бары ,',лл валентных электронов, в то время как в потенциале фтора его Н1 наблюдается. На основании этих данных "промежуточная" модель ЗК в ^¡30 интерпретируется как следствие резонансного поведения состояний .образующих ВЗ в этих оксидах.

5. Впервые выполнен самосогласованный зонный расчет электронной структуры и зарядового состояния совершенного кристалла с двумя типами анионов ГОР. Полученная плотность состояний и дисперсные кривые хорошо соответствуют экспериментальным данным. Рассчитанные эффективные потенциалы, заряды в сферах фтора и кислорода, энергетический спектр подтвердили вывод о резонансной природе состояний формирующих 2р-зону кислорода в отличие от 2р-зоны фтора.

6. Впервые методика учета СВК, предложенная ранее Либермано! для одноатомных кристаллов, развита и реализована в рамках метода ЛМТО-ПАС для кристаллов с базисом. Косвенный учет многочастичных эффектов посредством данной методики подтвердил резонансную природу ВЗ в кубических оксидах и делокализацию электронных состояний, формирующих вершину этой зоны. Включение этой поправки позволило улучшить описание диэлектрической щели как в оксидах,та1 и во фторидах, не изменяя последовательности расположения зон.

7. Самосогласованным методом ЛМГ0-ПА.С выполнены расчеты зон- ■ 1 структуры и заредрвого распределения некубических оксидов ы. - А03. Полученная малая дисперсия потолка £3 и достаточно 1ьше значения эффективных масс дырок в этой области спектра 1тверядают выдвинутое ранее на основе экспериментальных данных даолгоеиие о возможности автолокализащш дырок и экситонов в IX кристаллах.

СЛИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА Ш Ш ДОСЕРИЦШ

Структура валентной зоны и зарядовое состояние списка в /Лобач В.А., Кулябин Б.Е., Нуков В.П. и др. //ЭТТ- 19Й8.Т.30, вш.7. С.2238-22,40.

ТЬе о-Р //те Е&г-ы

ах>'с/е£ I. ТЬе с{;№<зпе.г1 с/е$г ^О ¿.-¿^^Г

<г6ас/->-ог7,Ъ / ¿оЬ&^с.''} Ы Д., ¿ЫдаЫ* в.£.р

V. Р./■/с^д'е« Л/.X. // (&)■

А 259- 2.4$.

Кулябин Б.Е., Левашов М.В. Влияшз выбора радиусов атсцннх сфер в г.:е?оде ЛМГО-ПАС на характеристики идеального кристалла //Применение гычисхитеяьной техники и ¡.ггтекатичзсша: методов в физико-тохнических г?сследо в гя;игг: Кгявуз. сб.кауч.трудов. Свердловск, 1933. С. 188-200.

Использование метода Л1Я0-ПАС для анализа электронной структура совершенного кристалла ЫаР /Кулябин Б.Е., Левашов М.В., Медведева И.И., Нуков В.П.//Препринт. УрО АН СССР. Свердловск. 1990. С.23-30. .

Кулябин Б.Е., Лобач В.А. Зонная структура и параметры основного состояния иР ¡Ма? и ^¿7//УЛ Вгесоозная конференция по радиационной физике к химии кеосгакктссетх материалов: Тез.докл. Рига, 1989. С.Нв-119.

6. Зонная структура и параметры основного состояния ^Г , МаР , М^О, СаО /Кулябин Б.Е., Лобач В.А., Медведева Н.И., Жуков*

//Препринт.УрО АН СССР. Свердловск. 1939, С.16-22.

7. Кулябин Б.Е., Добач В.А. Зонная структура идеального кристалла оксифторида иттрия //ФЕТ. 1989. Т.31,вып._5. С.315-317.

8. ^убин И.Р., Лобач В.А., Кулябин Б.Е. Об учете коррекции самовг имодействия в зонных и кластерных расчетах оксидов //Электронные свойства твердых тел. Препринт.УрО АН СССР. Свердловск. 1989. С.14-18.

9. Кулябин Б.Е., Лобач В.А. Электронная структура идеальных кристаллов и м^й с учетом коррекции на самовзаимодействие ЦШ. 1990. Т.32» э 1.4. С. 1246-1248.

10. Кулябин Б.Е., ,г .ч В.А. Зонная структура оксидов кальция и бериллия //П ¿публиканская конференция "Фидика твердого телг и новые области ее применения": Тез.докл. Караганда, 1990.СЛс

Подписано в печать 30.05.90 НС I4I27 Формат 60x84 I/: Бумага Тиочая" Плоская печать Усл.п.л. 1,16

Уч.-изд.л. 0,91 Тираж 100 Заказ 638 Бесплатно

Редакционно-иэдательский отдел УШ им.С.М.Кирова 620002, Свердловск, УПИ, 8-й учебный корпус Ротапринт УШ. 620002, Свердловск, УШ, 8-й учебный корпус