Electronic band structure of the ordered Zn0.5cd0.5Se alloy calculated by the semi-empirical tight-binding method considering second-nearest neighbor

Estructura electrónica de bandas de la aleación ordenada de Zn0.5cd0.5Se calculada por el método semi-empírico de enlace fuerte teniendo en cuenta interacción a segundos vecinos

Aunque la descripción de las aleaciones ternarias semiconductoras se hace tradicionalmente asumiendo la aproximación de compuesto pseudo-binario. Para el caso de aleaciones artificiales de compuestos II-VI y III-V, en las cuales se ha reportado un ordenamiento inducido por el crecimiento, una aproximación de este tipo no es aplicable, de modo que, con el fin de hacer una descripción adecuada de las propiedades ópticas y electrónicas de dichas aleaciones artificiales, se debe asumir una descripción atomística que tenga en cuenta la estructura local. En particular, para la aleación ordenada de Zn_0.5Cd_0.5Se, el cambio de simetría implica que se debe usar una estructura tetragonal simple, dando lugar, principalmente, a dos efectos: i) disminución de la brecha prohibida del material y ii) un desdoblamiento en el máximo de la banda de valencia. En este trabajo se calcula la estructura de bandas de la aleación ordenada de Zn_0.5Cd_0.5Se usando la aproximación semi-empírica de enlace fuerte teniendo en cuenta interacción a segundos vecinos y se compara con la estructura de bandas obtenida por el método FP-LAPW (full-potential linearized augmentedplane wave). Se obtiene una buena concordancia de las principales características entre las estructuras de bandas calculadas por el método semi-empírico y el método ab initio.

INTRODUCCIÓN

Desde el punto de vista tradicional, cuando dos compuestos binarios de zincblenda AC y BC se mezclan homogéneamente, obteniendo una aleación ternaria aleatoria A_1-xB_xC, las aleaciones ternarias de semiconductores II-VI y III-V se tratan como compuestos pseudobinarios (Bernard y Zunger, 1987), en los que, recorriendo la dirección [001], se puede encontrar una secuencia de planos de cationes-aniones. Los cationes A y B, en una aleación pseudobinaria, se distribuyen aleatoriamente en cada plano catiónico. En particular, para la aleación II-VI pseudobinaria de zincblenda Zn_0,5Cd_0,5Se, las capas de Se se alternan con las de Zn_0,5Cd_0,5 con una distribución aleatoria en promedio de la misma cantidad de átomos de Cd y Zn. Sin embargo, el ordenamiento de las aleaciones de semiconductores isovalentes A_0,5B_0,5C ha sido ampliamente observado y estudiado (Kuan et al., 1985; Su et al., 1994; Lu et al., 1987; Wei y Zunger, 1991). Así, hasta la fecha se han encontrado al menos cuatro estructuras ordenadas relacionadas con la estructura de la zincblenda (véase la Tabla 1): CuPt (Gomyo et al., 1987), CuAu (Mowgray et al., 1992), femetinita (Wang, 1989) y calcopirita (Jen et al., 1986).

En particular, en la estructura ordenada de CuAu, se encuentra una secuencia de planos A-C-B-C-A-C-... a lo largo del azimut [001].