半导体材料AAl_2C_4(A=Zn,Cd,Hg;C=S,Se)的电子结构和光学性质

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对具有缺陷型黄铜矿结构的半导体材料A~ⅡAl_2C_4~Ⅵ(A=Zn,Cd,Hg;C=S,Se)的构型和电子结构进行研究,并系统考察了各晶体的光学性质.对于线性光学性质,五种晶体在红外区和部分可见光区具有良好的透光性能,其中HgAl_2S_4和HgAl_2Se_4晶体具有适中的双折射率.在非线性光学性质方面,该类晶体倍频效应较强,理论预测得到的二阶静态倍频系数均较大(>20 pm/V).体系的倍频效应主要来源于价带顶附近以S/Se价p轨道为主要成分的能带向含有较多Al/Hg价p成分的空带之间的跃迁.通过与已商业化的AgGaC_2晶体光学性质的对比,结果表明HgAl_2S_4和HgAl_2Se_4是一类性能优良的红外非线性光学晶体材料. （共10页）