Электронная структура низко– и высокотемпературной фаз дисульфида германия.

Abstract

Методом функционала плотности рассчитаны энергетическая зонная структу-ра, полная и локальные парциальные плотности состояний, пространственное распределение электронной плотности заряда низкотемпературной (-) и вы-сокотемпературной (-) фаз GeS2. Для обеих фаз выполнен теоретико-групповой анализ, позволивший установить симметрию волновых функций в ряде высокосимметричных точек зоны Бриллюэна и установить структуры зонных представлений валентных зон. Исходя из симметрии волновых функ-ций установлены правила отбора для прямых оптических дипольных перехо-дов. Из результатов расчета зонных структур следует, что обе фазы GeS2 яв-ляются непрямозонными полупроводниками. Показано, что наличие в элемен-тарной ячейке слоистого -GeS2 двух трансляционно-неэквивалентных трѐх-слойных пакетов приводит к давыдовскому расщеплению. Теоретически оце-нены величины эффективных масс электронов и дырок. Ключевые слова: дисульфид германия, полиморфизм, электронная структура, плотность состояний, эффективная масса.

By means of the density functional an energy band structure, total and partial densi-ties of states and spatial distribution of the electron density in low-temperature (-) and high-temperature (-) phases of the GeS2 has been calculated. The symmetry analysis which allows to establish symmetry of the wave functions in the set of high symmetry points of the Brillouin zone and to find structures of the band representa-tions for valence bands was carried out for both phases. On the basis of information about the wave functions symmetry the selection rules for direct optical dipole tran-sitions were obtained. It follows from band structures calculation results that both phases of GeS2 are indirect-gap semiconductors. It has been shown that the presence of two translational-nonequivalent complex layers in the unit cell of the layered -GeS2 causes davydov-like splitting. Magnitudes of the electrons and holes effective masses have been theoretically estimated. Key words: germanium disulphide, polymorphism, electronic structure, density of states, effective mass.