Исследование термодинамических свойств многокомпонентных соединений AIIIBV методом поля валентных сил

• Автор: Подольская, Наталья Игоревна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения

Введение §
1. Методы исследования термодинамических свойств и микроструктуры многокомпонентных соединений тетраэдрических полупроводников

1.1. Экспериментальные методы

1.1.1. Методы исследования термодинамических свойств полупроводниковых материалов

1.1.1.1. Традиционные соединения А1ПВу

1.1.1.2. Нитриды III группы

1.1.2. Методы и результаты исследования микроструктуры многокомпонентных соединений тетраэдрических полупроводников
1.1.2.1. Основные подходы к изучению микроструктуры многокомпонентных соединений АП1ВУ
1.1.2.2. Особенности микроструктуры
многокомпонентных соединений А111 Ву
1.2. Теоретические методы
1.2.1. "Инженерные" модели
1.2.1.1. ОЬР-модель
1.2.1.2. Модель Фсдцерса и Мюллера
1.2.1.3. Модель Фукуи

1.2.2. Прямое моделирование дисторсии кристаллической
решетки и энергии смешения с использованием модельного потенциала
1.2.2.1. Метод молекулярной динамики
1.2.2.2. Метод поля валентных сил
1.2.3. Моделирование из первых принципов
1.2.3.1. Вычисление энергии смешения
1.2.4. Результаты моделирования нитридов Ш-ей группы
1.3. Выводы и постановка задачи
2. Методика моделирования свойств многокомпонентных соединений АП1ВУ методом поля валентных сил
2.1. Моделирование многокомпонентных соединений
2.1.1. Формирование модельных кристаллов
2.1.2. Распределение атомов в подрешетке со смешением
компонент
2.1.3. Граничные условия
2.1.4. Релаксация кристалла
2.1.5. Статистическая независимость распределения
атомов в подрешетке со смешением компонент
2.1.6. Сходимость энергии смешения
2.1.7. Силовая константа (5
2.1.8. Микроструктура многокомпонентных соединений
2.2. Выводы по главе
3. Результаты моделирования
3.1. Микроструктура многокомпонентных твердых растворов
АШВУ

3.1.1. Первая координационная сфера
3.1.2. Вторая координационная сфера (катионная нодрешетка)
3.1.3. Вторая координационная сфера (анионная подрешетка)
3.2. Энергия смешения и параметр взаимодействия тройных соединений А1ПВУ
3.3. Энергия смешения четверных соединений А1иВу
3.4. Концентрационная зависимость параметра взаимодействия
3.4.1. Тройные соединения
3.4.2. Четверные соединения типа АгхпВу11 С(11х_уОу
3.4.3. "Инженерная" модель для параметра взаимодействия тройных соединений
3.5. Выводы по главе
4. Термодинамическая модель и зоны несмешиваемости многокомпонентных соединений А1ПВУ
4.1. Термодинамическая модель многокомпонентного твердого раствора
4.1.1. Энергия смешения и свободная энергия
4.1.2. Термодинамические функции
4.2. Зоны несмешиваемости многокомпонентных соединений АШВУ
4.2.1. Методика расчета фазовых диаграмм тройных соединений
4.2.2. Фазовые диаграммы тройных соединений АП1ВУ
4.3. Выводы по главе

5 СО р л с;

(1)

о ст

10 >5
го 00

н го
0) а

а го
го X

Параметр взаимодействия вычисленный (кДж/моль)
Рис. 6. Сравнение экспериментальных (табл. 8 и табл. 9) и вычисленных (34, 54-56] в рамках метода молекулярной динамики значений параметра взаимодействия тройных соединений А,пВу. Белыми и серыми кружками обозначены максимальные и минимальные значения параметра взаимодействия для традиционных соединений. Черными кружками обозначены результаты, полученные на основе экспериментальных данных для нитридных соединений. Диапазон значений параметра взаимодействия InxGal-xN определяемый зависимостью параметра от состава х соединения показан горизонтальной линией.
1.2.2.2. Метод поля валентных сил
Метод поля валентных сил (ПВС) основан на предположении о том, что энергия смешения многокомпонентного соединения соответствует энергии дисторсии кристаллической решетки, вызванной различием длин ковалентных связей бинарных составляющих твердого раствора [47]. В ненапряженном кристалле ковалентная связь между ближайшими соседними атомами называется свободной или равновесной. Длина свободной связи с1 и постоянная кристаллической решетки а кубической модификации связаны между собой соотношением: с1 = /3 а/4.
Обозначим произвольный атом в кристалле индексом г. Его два