表2。3C-和4H-SiC 中n型载流子在导带底的有效质量 (在M0)。4H-SiC的理论上的m⊥被计
算为几何平均
有效质量是一个带曲率的测量计算。该计算方法得出的值与实测有效质量指标的表明测定状态能带。我们计算了n型载流子有效质量列于表2。计算各方向的电子有效质量的3C-SiC的导带底附近在X点两季=0.72±0.04m0的Γ-X方向,是mnt=0.22±0.02m0在X-W方向。m0为自由电子的质量。计算有效各向异性质量所计算的有效mnl=0.677±0.015m0 与报道的实验数据mnt=0.247±0.011m0[42]吻合。质量和测好的带隙与相应的实验结果之间的差距表明,图1中的导带底是合理的。我们计算的有效质量没有多大区别,那些以前LDA的计算表明额外的导带的降低在BZW程序的情况下,不会严重影响这些低能量状态的导带。
图2: 3C - SiC的总状态密度(DOS)。
图3:3C - SiC的部分状态密度(PDOS)。
计算总和部分的3C-SiC的状态密度(DOS)都显示在图2和图3。从图1,图2和3,我们可以看到,较低的价带范围从-15.2 eV至-10.0 eV是由C(2s)状态,它们混合在Si(3P)和C(2p)的之间为主的状态密度。上部由价带为主的C(2p)的状态和强烈的Si(3P)的混合状态。在Si(3d)的允带的扩展,高度也有助于在固态环境中占据价带。对3C - SiC的导带较宽范围从2.24伏特到约5 电子伏,这是由于周围的X点导带宽。在图2中,从导带底扩展导致了一些实验并不确定能准确的确定带隙,其中包括光吸收边,可扩展到几十分之一的电子伏。由图2总状态密度曲线可以看出,'实际'[24]可衡量的带隙大约是2.4 eV。
图4:闪锌矿结构中,不同晶格常数下计算出的3C- SiC的总能量。最小的总能量是位于晶格
常数为4.35?处。
事实在密度泛函理论物理量体系的基态总能量。最近,我们已经演算了立方结构的SiC初步总能量的计算。计算3C-SiC的总能量在不同的晶格常数(见图4)。图4中的总能量计算使用的电子电荷的最佳基组是由BZW程序确定的密度。计算出3C-SiC的平均晶格常数,即在总能量曲线的最低值4.35 ?,此值与实测值晶
格4.348? [43]很好的吻合。对3C-SiC的体积模量计算,从图4中的总能量曲线得出为2.2 Mbar,这也与实验值2.24 Mbar [44]很好地吻合。 3.2 4H- SiC的电子结构
4H-SiC的一些沿高对称性轴的电子能带被描述在图5。布里渊区中的对称点符号使用Koster [39]使用的惯例符号。价带顶被占领状态在Γ点,导带底是在M点,有一个导带在M点,这是只有0.18eV以上的第二最低空穴。这些结果与Kaczer等[45]使用弹道电子发射显微镜的实验结果一致。这两个极小值之间略有差异是由于计算和实验的偏差。这些限制包括在合适的过程中引入了不确定因素的分析实验数据和计算舍入误差,包括不确定性。我们从4H-SiC间接带隙电子结构计算的差距为3.11 eV,这是非常接近的实验数据约3.2-3.3 eV的[1,32]。
图5:4H- SiC的沿高对称性方向的电子能带结构,与 BZW程序获得的结果一样。
图6: 4H - SiC的总状态密度(DOS)。
对N型4H- SiC的导带底计算的有效质量载流子也列于表2。我们非常好的计算出电子在平面垂直的C-方向的有效质量为M⊥=0.41 ±0.02m0,得出了0.42m0[40]实验测量结果。这里m⊥是计算
几何平均值。在方向平行的C-
方向的n型计算的有效载流子,是mML=0.31±0.02m0,其中还证明M0剩余的0.29-0.33[40,46]的实验结果。
计算4H-SiC总的和部分的状态密度(DOS)都显示在图6和7。4H-SiC的态密度与3C-SiC的非常相似。然而,对4H-SiC的导带边没有杂质带出现,3C-SiC的也一样。
3.3 3C-和4H- SiC的电荷转移
更容易在形成化合物过程中的呈现 无论是硅原子还是碳原子的四个价电子,
正四面体结构排列,因此在SiC电荷转移过程不能省略。我们计算了3C-SiC和4H-SiC的有效电荷和电荷转移,应用我们前面计算电子波函数方法。我们对计算有效电荷和电荷转移方法已在先前的文章中讨论[47]。
图7:4H-SiC的状态密度。
计算结果表明,4H-SiC与3C-SiC的电荷转移是非常接近,4H-SiC在计算的不确定性范围内误差。我们发现硅原子在3C和4H-SiC中提供约1.4电子/原子给碳原子。3C和4H-SiC离子公式可以写成Si+1.4的C -1.4。这一结果更好的更准确地解释在Si原子核的束缚,因为与C相比电荷转移量的计算误差约为±0.1电子。
在Si-C键的3C-SiC和4H- 电荷转移在3C-和4H-SiC主要发生在形成Si-C键。
SiC的形成,电荷转移约为0.35电子/键,这是非常接近所谓的‘三分之一原则’,建议在氮化硅化合物的研究[48,47]。
我们还研究了在3C-SiC对Si-C的距离长度的电荷转移或键的依赖性。这种

