强激光辐照对3C-SiC晶体结构稳定性的影响

使用基于密度泛函微扰理论的线性响应方法, 模拟研究了强激光辐照对闪锌矿结构的碳化硅晶体结构稳定性的影响. 通过计算在不同电子温度下3C-SiC晶体的声子色散曲线, 发现3C-SiC的横声学声子频率随电子温度的升高会出现虚频, 其临界电子温度是3.395 eV. 结果表明, 在强激光辐照下3C-SiC 晶体变得不稳定, 这与以前对金刚石结构的碳、硅和闪锌矿结构的砷化镓、锑化铟的研究结果非常类似. 电子温度在0–4.50 eV 范围内时, 3C-SiC晶体在Γ 点的LO-TO分裂度随电子温度的升高而增大, 超过4.50 eV后随电子温度的升高而减小. 这表明只有在足够强的激光辐照下, 电子激发才会削弱晶体的离子性强度.     

强激光照射对6H-SiC晶体电子特性的影响

使用基于密度泛函微扰理论的第一性原理赝势法, 模拟研究了纤锌矿6H-SiC晶体在强激光照射下电子特性的变化. 研究结果表明, 电子温度T_e在升高到3.89 eV及以上后, 6H-SiC由间接带隙的晶体变为直接带隙的晶体; 带隙值随电子温度T_e升高先是增大后又快速减小, 当电子温度T_e大于4.25 eV以后, 带隙已经消失而呈现出金属特性.     

强激光照射对2H-SiC晶体电子特性的影响

使用基于密度泛函微扰理论的第一原理赝势法, 计算了纤锌矿结构2H-SiC晶体在强激光照射下的电子特性, 分析了其能带结构和电子态分布. 计算结果表明: 2H-SiC平衡晶格参数a 和c随电子温度T_e的升高逐渐增大; 电子温度在0–2.25 eV范围内时, 2H-SiC仍然是间接带隙的半导体晶体, 当T_e超过2.25 eV达到2.5 eV以上时, 2H-SiC变为直接带隙的半导体晶体; 随着电子温度升高, 导带底和价带顶向高能量或低能量方向发生了移动, 当电子温度T_e大于3.5 eV以后, 价带顶穿越费米能级; 电子温度T_e在0–2.0 eV变化时, 带隙随电子温度升高而增大; T_e在2.0–3.5 eV范围变化时, 带隙随电子温度升高而快速地减少, 表明2H-SiC晶体的金属性随电子温度T_e的继续升高而增强. 在T_e =0, 5.0 eV 处, 计算了2H-SiC晶体总的电子态密度和分波态密度. 电子结构表明T_e =0 eV 时, 2H-SiC 是一个带隙为2.3 eV的半导体; 在T_e =5.0 eV时, 带隙已经消失而呈现出金属特性, 表明当电子温度升高时晶体的共价键变弱、金属键增强, 晶体经历了一个熔化过程, 过渡到金属状态.