《表1 取不同U值时掺杂体系的禁带宽度与晶格常数》

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《Mn掺杂InP(111)-In极化面电子结构与磁性的第一性原理研究》

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本文基于密度泛函下的平面波超软赝势法，并通过广义梯度近似描述交互关联能。所有的计算工作均通过CASTEP计算模块完成[13]。价电子组态分别为In-4d105s25p1、P-3s23p3与Mn-3d54s2。能量计算收敛精度为1.0×10-6eV/atom。平面波截断能为400eV。本文采用GGA+U的方法修正由广义梯度近似（GGA）引起的带隙误差。如表1所示，对于纯净In128P128体系而言，当UIn-s值选取为5.00 eV，UP-p值选取为6.00 eV时，计算得到带隙宽度为1.351eV，这与本征InP禁带宽度（Eg=1.344 eV）相符。UMn-d值则选取为4 eV[14-15]。所有关于电子态密度计算均采用自旋极化处理。表面优化后的结构如图1所示，InP表面模型由8个（111）方向的In-P原子层组成。在几何优化的过程中，最上面3层采用弛豫处理，底下5层作为基底用来模拟大块晶体InP。如表1所示，经优化后得到的晶格常数的计算值与理论值之间符合较好，相对误差不超过0.4%，这说明本文计算方法合理。为了稳定P终极面电荷，本文采用赝H钝化了P终极面[16]，其中赝H原子的分数电荷选取为0.75e-[17-18]。同时，在（111）方向创建了1.5 nm厚的真空层。所有的Mn掺杂InP表面模型建立如下:纯净In128P128表面、In127Mn1P128、In127Mn2P128及In127Mn3P128。Mn原子符号的上角标代表Mn原子替换In原子的位置，如图1所示。