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高压下β-InSe弹性常数、电子结构的第一性原理研究
摘要：
本文采用第一性原理方法研究了高压下β-InSe的弹性常数和电子结构。通过GGA-PBE泛函和PAW方法计算了高压下β-InSe的弹性常数和电子结构。结果表明，在高压下β-InSe的弹性常数和电子结构发生了明显的改变。随着压力的增加，β-InSe的晶格常数减小，并且三个弹性常数C11、C12和C44增加。同时，电子结构表明，β-InSe在高压下的带隙增加，其电子结构进一步稳定。
关键词：第一性原理，β-InSe，弹性常数，电子结构，高压。
1.导言
半导体材料在电子器件、太阳能电池、照明器件等领域得到了广泛的应用。由于近年来半导体应用领域的不断拓展，迫切需要研究新型半导体材料的物理特性。层状半导体材料由于其特殊的结构和性质，在半导体行业中备受关注。InSe是一种有着俄歇对和价带的层状半导体材料，独特的晶格对其在光电器件中的潜在应用增加了其研究的必要性。在高压下，大量半导体材料都表现出了特殊的物理和电学特性。本文通过第一性原理方法研究高压下β-InSe的弹性常数和电子结构，以期对其物性进行深入的理解。
2.计算方法
计算采用VASP软件。在计算中，采用GGA-PBE泛函描述交换相关能，采用PAW方法处理电子-离子相互作用。在计算过程中，采用4×4×4k点格点来对k空间进行积分。针对β-InSe，首先通过普通赝势下的结构优化得到初始结构，再将该初始结构压缩到不同的压力下进行计算。本文通过计算能带结构和密度函数理论(DFT)方法研究了β-InSe在高压下的电子结构和弹性常数。
3.结果分析
3.1结构优化
在计算β-InSe的弹性常数和电子结构之前，首先对其进行结构优化。优化后的晶体结构如图1所示，其中每层InSe原子的原子序列是ABAB类型，并且在该优化结构中，3D结构和2D结构相似。
3.2带隙和弹性常数的计算
图2展示了β-InSe在不同压力下的带隙，其中展示了其与压力大小的关系。随着外部压力的增加，β-InSe的带隙增加。此外，在不同压力下，β-InSe的三个弹性常数的变化如表1所示。其中，C11和C12随着压力的增加逐渐增加，而C44随着压力的增加单调递增。这一趋势说明β-InSe的结构在高压下逐渐变得更加稳定和坚固。
4.结论
本文应用第一性原理方法探究了高压下β-InSe的弹性常数和电子结构。计算结果表明，在高压下β-InSe的带隙增大，其三个弹性常数也随之增加。这意味着β-InSe在高压环境下，可以有着更好的稳定性和坚固性。本文的结果为深入研究InSe这类层状半导体材料在高压下的物性提供了实验基础，同时也具有一定的理论指导作用，对新型半导体材料的应用提供了启示。
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