Vasp Manual

User Manual:

Open the PDF directly: View PDF .
Page Count: 3

1化合物半導体の安定性と積層欠陥エネルギー

1.1 背景

Zincblende 構造 (ZB) とWurtzite 構造 (WZ) の積層欠陥部は，それそれ WZ とZB を有して

いる．したがって積層欠陥エネルギー（γ’）は，ZB とWZ の構造エネルギー差（∆EZB−W Z ）

と密接に相関していることが知られている．また，図 1に示すように，竹内，鈴木によって実

験的に得られた γ’は，有効電荷 e*および WZ のc/a比に強い相関をもつことが報告された．

本節では γ’と，我々が第一原理計算で求めた ∆EZB−W Z との依存性，および ∆EZB−W Z とWZ

のc/a比との依存性を調べ，ZB とWZ の安定性について検討した．

図1: 積層欠陥エネルギー（γ’）との相関．(a) 有効電荷 e*，(b)WZ 構造の c/a比．

1.2 計算モデル

III-V 族半導体，II-VI 族半導体から成る ZB とWZ のユニットセルを作り，第一原理計算ソ

フト VASP を用いてそれぞれのエネルギーを計算し，∆EZB−W Z および WZ のc/a比を求めた．

また，これらの結果から ZB とWZ の安定性について調べた．計算条件として，エネルギ−が

精度よく再現されるように，カットオフエネルギーを 1000 eV に設定した．

1.3 計算結果と議論

図2に，実験で得られた γ’と，我々が計算で求めた ∆EZB−W Z との相関関係を示した．γ’と

∆EZB−W Z は正の相関を示しており，これらの値の間には，線形近似が成り立つことを期待さ

せる．しかし，これらの相関はそれほど高くない．これは，積層間の相互作用が単純な 2層間

の相互作用だけで決定しないことを示唆している．また，CdSe に関しては，実験的に得られた

安定構造を再現しておらず，矛盾が生じた．この矛盾に関しては，VASP の計算精度を再検討

する必要がある．

図 3に，我々が計算で求めた ∆EZB−W Z とWZ のc/a比との相関関係を示した．この結果

から，∆EZB−W Z とWZ のc/a比との間には線形近似が成立した．また，ZB については理想

的な軸比 c/a= 1.633 よりも大きいこと，WZ においては小さいことが示され，実験結果と整

合した．これは図 1(b) に示した γ’とc/a比の関係と，図 2に示した γ’と∆EZB−W Z の関係か

ら，理解できる．以上より，γ’と∆EZB−W Z との相関性，および ZB とWZ の安定性は，第一

原理計算により求めた ∆EZB−W Z やc/a比からアプローチを行うことで議論できることを示唆

している．

図2: 積層欠陥エネルギー (γ’) と，ZB とWZ の構造エネルギー差 (∆EZB−W Z )との相関．

図3: 構造エネルギー差 (∆EZB−W Z )と，WZ のc/a 比との相関．

引用文献

[1] S. Takeuchi, and K. Suzuki,Stacking Fault Energies of Tetrahedrally Coordinated Crys-

tals, Phys. Stat. Sol., (a) 171 (1999), 99-103.

Navigation menu