| 研究概要 |
バンド理論の範囲内で経験的パラメーターを一切含まない第一原理に立脚した全電子グリーン関数法に基づいて, ZnS中のCr不純物の電子状態の計算を行った. (1)母体の半導体であるZnSの電子状態を, 第1原理に立脚したノルム保存型の擬ポテンジャル法で計算し, 母体のバンド構造を高い精度で記述する局在軌道の決定を行った. (2)不純物と周辺原子を含む系について母体のグリーン関数を行列表示で決定した. (3)不純物と周辺原子を含む系について局所歪の自由度をとり入れて, 安定な不純物位置とヤンテラー歪の対称性およびその大きさを決定した. (4)不純物による全電子エネルギーを計算し, 異なる荷電状態間の全エネルギーの差からドナー及びアクセプター準位の計算を行った. (5)電子スピン共鳴等の実験で得られるg値やCr不純物核位置における超微細相互作用定数の計算を行った. その結果, ZnS鉈のCr不純物について(a)Cr^+, Cr^<2+>, Cr^<3+>の三つの荷電状態が安定に存在し, それぞれは対称性の異なるヤンテラー歪を伴っている. (b)計算した不純物核位置での超微細相互作用定数やg値は, 存在する実験値とのよい定量的一致を示す. (c)ドナー準位もかなり実験値とのよい一致を示す. (d)G^<3+>については実験値は存在しないが, 理論計算から予測されたデータの検証が必要である. (e)ZnS中のCr不能物ではイオン性に加えて共有結合性も強く働いていることがわかった.
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