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HL: Halbleiterphysik

HL IV: HV IV

HL IV.1: Hauptvortrag

Dienstag, 18. März 1997, 14:30–15:15, H1

Ab-initio Gitterdynamik: Grundlagen, Ergebnisse und Anwendungen — •D. Strauch, R. Bauer, A.P. Mayer, K. Karch, P. Pavone, A. Schmid und M. Schmitt — Institut für Theoretische Physik Universität Regensburg, D-93040 Regensburg

Die Methode der Dichtefunktional-(Störungs-)Theorie von Baroni erlaubt eine parameterfreie Berechnung der gitterdynamischen Eigenschaften mit ab-initio-Methoden. Weil die interatomaren Kräfte im wesentlichen von den Valenzelektronen vermittelt werden, werden diese mit einem ab-initio-Pseudopotential behandelt. In diesem Vortrag wollen wir (erstens) die Methode und Ergebnisse für die harmonische Gitterdynamik vorstellen, d. h. Phonon-Dispersionskurven und -Eigenvektoren, von Halbleitern, Ionenkristallen und Metallen sowie von Oberflächen und Adsorbaten. Sowohl Frequenzen als auch Eigenvektoren sind in hervorragender Übereinstimmung mit dem Experiment. Mit solchen Ergebnissen können Wärmekapazität, Debye-Waller-Faktoren und Kumulanten (für EXAFS-Experimente) berechnet werden, zum Teil mit Genauigkeiten, die vom Experiment nicht erreicht werden. Wir haben (zweitens) die Methode mit der frozen-phononMethode kombiniert und damit nichtlineare Eigenschaften wie Grüneisenkonstanten berechnet (und damit den ungewöhnlichen Temperaturgang der thermischen Ausdehnung von Si und Ge erklären können) sowie anharmonische Beiträge zum Elastizitätsmodul und zur dielektrischen Konstanten. Mit der gleichen Methode haben wir (drittens) Raman-Kopplungskonstanten und nicht-lineare Dipolmomente berechnet. Damit könne erstmalig die Zwei-Phonon-Raman- und -Infrarot-Spektren völlig parameterfrei berechnet werden. (Wir haben damit zum Beispiel die jahrelange Kontroverse um die Anomalie im Raman-Spektrum von Diamant zu einem Ende gebracht.) Die Methode von Baroni kann (viertens) auf die direkte Berechnung der anharmonischen Konstanten dritter Ordnung erweitert werden. Damit haben Baroni und Mitarbeiter die Linienbreite der Raman-Linie von Si und wir Grüneisen-Tensoren berechnet.