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Enlace de estiramiento y fuerza de flexión de enlace constante de semiconductores tetraédricos binarios

Número Navegar:21     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2018-09-19      Origen:motorizado Su mensaje

 Introducción

  Los semiconductores coordinados tetraédricamente de la sustancia química AN B8-N se han estudiado ampliamente debido a su importancia técnica y científica. La mayoría de los semiconductores que se usan en la industria microelectrónica modernatener la estructura cristalográfica de zincblende. Los cristales con estructura de zincblenda van desde hierro en bruto y minerales de zinc hasta semiconductores de GaN y BN fabricados por el hombre. La naturaleza omni triangulada particular en la estructura atómica les damateriales propiedades físicas únicas. Una considerable cantidad de trabajo experimental y teórico se ha realizado durante los últimos años sobre las propiedades estructurales, mecánicas y ópticas de la mezcla de zinc (AIIIBV y AIIBVI)semiconductores [1-4]. La constante de fuerza de estiramiento de enlace (α en N / m) y la constante de fuerza de flexión de enlace (β en N / m) de los semiconductores tetraédricos han sido un parámetro importante de estudio porque estos semiconductores tienen potencialaplicaciones en una variedad de dispositivos optoelectrónicos tales como circuitos integrados, detectores, láseres, diodos emisores de luz, moduladores y fi ltros. Utilizando el modelo de campo de fuerza de Valence de Keating [5], las propiedades elásticas del zincblende sólidos con una estructura de esfaler han sido analizados por Martin [6] y varios otros investigadores [7,8]. Se han obtenido una cantidad considerable de discrepancias entre la teoría y el experimento al evaluar los modos vibratorios en elbase de los parámetros del modelo derivados de datos constantes elásticos. Actualmente, se dispone de datos constantes elásticos más fiables que difieren parcialmente de los obtenidos por Martin [6]. De acuerdo con el análisis de Martin, la contribución deLa fuerza de Coulomb a las constantes elásticas se ha descrito en términos de la carga efectiva macroscópica que es responsable de la división de los modos ópticos transversales y longitudinales. Lucovsky et al. [9], ha señalado que elLa relación de Martin es incorrecta y la contribución de las fuerzas de Coulomb a las constantes elásticas y las frecuencias ópticas transversales debe describirse en términos de la carga efectiva localizada que difiere de la macroscópicacarga efectiva Neumann [10-14] ha extendido el modelo de Keating considerando la carga efectiva localizada para tener en cuenta la fuerza de Coulomb de largo alcance y la interacción dipolo-dipolo al analizar las propiedades vibratorias de los fenómenos binarios y ternarioscompuestos con una estructura de esfaler Neumann [10-14] ha tomado valores experimentales de ionicidad de enlace (fi) [8], para determinar la constante asociadacon las ecuaciones Los cálculos ab initio para la retícula dinámica para semiconductores BN y AlN han sido dados por Karch y Bechstedt [15]. Kumar [16] extendió el modelo de Neumann en términos de energía de plasmón de los sólidos, porquela energía del plasmón depende del número de electrones de valencia. Conceptos teóricos tales como valencia, radios empíricos, electronegatividad, ionicidad y energía de plasmón son útiles [17,18]. Estos conceptos están directamente asociados con elcarácter del enlace químico y así proporcionar medios para explicar y clasificar muchas propiedades básicas de moléculas y sólidos.

  Recientemente, el autor [19-24] ha calculado las propiedades electrónicas, mecánicas y ópticas con la ayuda de la teoría de la carga iónica de los sólidos. Esto se debe al hecho de que la carga iónica depende de la cantidad de electrones de valencia,que cambia cuando un metal forma un compuesto. Por lo tanto, pensamos que sería de interés dar una explicación alternativa para la constante de fuerza de estiramiento de enlace (α en N / m) y la constante de fuerza de flexión de enlace (β en N / m) desólidos estructurados de zinc blende (AIIIBV y AIIBVI).

Estiramiento de enlace y doblado de enlace (1)

  La teoría, los resultados y el estiramiento del enlace de discusión (α) y la flexión del enlace (β) fuerzan la pendiente constante en la distancia del vecino más cercano obtenida a partir de los datos de vibración del enrejado. Tales potenciales tienen la ventaja de mantener lo repulsivo yfuerzas atractivas en la misma forma matemática. Neu principal [10-14] y Harrison [25,26] se han descrito la forma más simple de potencial interatómico. Ambos autores se han supuesto que tanto las partes repulsivas como atractivas deel potencial inter atómico se describe por la ley de potencia de la distancia más próxima cercana (d). Esta forma de potencial para la energía total por par de átomo se puede escribir como [11]donde αo y x son constantes. La otra forma de potencial se basa en el potencial de Morse. En este tipo de potencial, tanto los términos repulsivos como los atractivos se describen mediante funciones exponenciales de la distancia del vecino más cercano. El generalla forma del potencial Morse está dada por [11]Fig. 1. En el gráfico de log (α en N / m) y log d3, los semiconductores AIII BV se encuentran en una línea casi paralela a la línea para los semiconductores AII BVI, que depende del producto de las cargas iónicas. En esta figura, todo vínculo experimentallos valores constantes de la fuerza de estiramiento se toman de [10,11].donde C y D son constantes, que dependen de las estructuras de cristal y d es la distancia de barrido más cercana en Å. Z1 y Z2 son las cargas iónicas en el catión y el anión, respectivamente.

  Donde A y S son constantes y el valor de las constantes es 410 y 0.2, respectivamente. Z1 y Z2 son la carga iónica en el catión y el anión, respectivamente, yd es la distancia del vecino más cercano en Å. Ionicidad del enlace A-B en elSemiconductores AIIIBV y AIIBVI.

  En las Ecs anteriores. (5) y (6), α está en N / m en e V. Por lo tanto, la energía del plasmón depende del número de electrones de valencia y la carga iónica también depende del número de electrones de valencia, que cambia cuando un metal forma un compuesto . losenlace constante de fuerza de estiramiento (α) de AIIIBV y AIIBVI

  Utilizando los valores informados de fi [27,28], Neumann [10] ha trazado un gráfico entre β / α y (1 - fi) y se ha obtenido una relación lineal entre ellos. Basado en el ajuste de mínimos cuadrados de los puntos de datos, la siguiente relación ha sidoLos semiconductores obtenidos exhiben una relación lineal cuando se trazan con la distancia del vecino más cercano, pero caen en diferentes líneas rectas de acuerdo con el producto de carga iónica de los compuestos, que se presenta en la figura 1. Observamosque en la gráfica del enlace se estira la constante de fuerza (α) y la distancia del vecino más cercano; los semiconductores AIIIBV se encuentran en línea casi paralelos a la línea para los semiconductores AIIBVI. De la Fig. 1 es bastante obvio que el vínculolas tendencias de la constante de fuerza de estiramiento (α) en estos compuestos decrece al aumentar la distancia del vecino más cercano y caer en diferentes líneas rectas de acuerdo con el producto de carga iónica de los compuestos.

  En el trabajo anterior, [19-24], propusimos expresiones simples para las propiedades estructurales, electrónicas, ópticas y mecánicas, tales como las constantes de la red (a), las brechas de energía heteropolar (Ec), el promediointervalos de energía de edad (Eg), ionicidad de cristal (fi), constante dieléctrica (ε∞), susceptibilidad electrónica (χ), energía cohesiva (Ecoh), módulo de volumenDonde βo = 0.28 ± 0.01 es la constante de proporcionalidad.

  En la investigación previa ya hemos definido que la ionicidad cristalina depende del producto de la carga iónica y la distancia del vecino más cercano [21]. La constante de fuerza de flexión de enlace (β) de los semiconductores AIIIBV y AIIBVI muestra un comportamiento linealrelación cuando se traza con la distancia del vecino más cercano, pero cae en diferentes líneas rectas de acuerdo con el producto de carga iónica de los componentes, que se presenta en la figura 2. Observamos que en la gráfica de la fuerza de flexión de los enlacesconstante (β) y distancia del vecino más cercano; los semiconductores AIIIBV se encuentran en línea casi paralelos a la línea para los semiconductores AIIBVI. A partir de la Fig. 2 es bastante obvio que las tendencias constantes de la fuerza de flexión de enlace (β) en estoslos compuestos disminuyen al aumentar la distancia del vecino más cercano y caen en diferentes líneas rectas de acuerdo con el producto de carga iónica de los compuestos. De acuerdo con nuestra investigación previa [21] y Fig. 2, y anión, respectivamente, ydes la distancia de vecinos más cercana en Å.

Estiramiento de enlace y doblado de enlace (2)

  Una discusión detallada de la fuerza inter atómica para estos materiales ha sido dada en otro lugar [5-16] y no se presentará aquí. Usando Eqs. (10) y (12) la constante de fuerza inter atómica para los semiconductores AIIBVI y AIIIBV ha sidocalculado. Los resultados se presentan en la Tabla 1. Los valores calculados concuerdan con los valores informados por investigadores anteriores [10,11,16].

  Conclusión

  Llegamos a la conclusión de que el producto de las cargas iónicas de cualquier compuesto es un parámetro clave para calcular las propiedades físicas. La constante de fuerza inter atómica de estos materiales está inversamente relacionada con la distancia del vecino más cercano ydepende directamente del producto de las cargas iónicas. De las Figs. 1 y 2 observamos que los puntos de datos para los semiconductores AIIIBV caen en una línea casi paralela a la línea para los semiconductores AIIBVI, lo que significa que la unión iónicadomina todos estos compuestos. También es digno de mención que la relación empírica propuesta es más ampliamente aplicable y los valores están en mejor acuerdo con los datos del experimento en comparación con la relación empírica propuesta por el anteriorinvestigadores [5-16]. Hemos tenido un éxito razonable al calcular la constante de fuerza de estiramiento de adherencia (α en N / m) y la constante de fuerza de flexión de enlace (β en N / m) usando el producto de cargas iónicas y la distancia de vecino más cercano delmateriales para cristales de mezcla de zinc

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