锗硅纳米晶材料光学性质的第一性原理研究

摘要

为了研究锗硅纳米镶嵌结构的光学性质与晶粒尺寸之间的关系,采用基于第一性原理局域密度泛函理论的平面波近似方法对SiO2基质中的不同纳米晶粒模型进行了模拟计算,并分析了其能带结构、态密度和光学性质.结果表明,锗晶结构和硅晶结构分别在费米能级以上3.3eV及4.3eV附近引入中间能级;微小尺寸晶粒的光吸收边随晶粒尺寸的增大先红移后蓝移.本文关于锗硅纳米晶结构的可见光发射来自界面处缺陷的说法具有较高的可信度.镶嵌于SiO2基质中的锗纳米晶和硅纳米晶存在适用量子限制模型的最小尺寸限.这些结论为改进材料的光学性能和深入研究纳米镶嵌材料的发光机理提供了一定的依据.