Введение
Глава 1. Литературный обзор 13
1.1. Исследования электронной структуры Al2O3 13
1.2. Исследования электронной структуры HfO2 19
1.3. Исследования электронной структуры Ta2O5 24
1.4. Исследования электронной структуры TiO2 29
Глава 2. Методы исследования электронной структуры 36
2.1. Теоретические основы используемых расчётных методов 36
2.1.1. Неэмпирические методы расчёта электронной структуры 36
2.1.2. Теория функционала плотности 37
2.1.3. Приближения для обменно-корреляционной энергии 40
2.1.4. Гибридные функционалы плотности 42
2.1.5. Вычислительная методика расчётов, основанных на ТФП 43
2.1.6. Базисный набор плоских волн 45
2.1.7. Приближение псевдопотенциала 46
2.2. Методология расчётов 48
2.2.1. Программный пакет Quantum ESPRESSO 48
2.2.2. Определение оптимальных параметров расчёта 50
2.2.3. Генерация псевдопотенциалов 50
2.2.4. Определение объёмных характеристик твёрдых тел 51
2.2.5. Особенности расчётов систем с дефектом 53
2.2.6. Расчёты энергии локализации заряда на дефекте 54
2.2.7. Моделирование поливакансий кислорода 55
2.3. Детали используемой расчётной методики 57
2.3.1. Параметры расчётной модели 57
2.3.2. Кристаллические модификации Al2O3, HfO2, Ta2O5, TiO2 58
2.3.3. Способ расчёта РФЭС валентной зоны 60
2.4. Методика эксперимента и образцы 62
2.4.1. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) 62
2.4.2. Установка SPECS 64
2.4.3. Образцы для РФЭС 66
Глава 3. Сопоставление расчётных и экспериментальных характеристик идеальных кристаллов Al2O3, HfO2, Ta2O5 и TiO2 68
3.1. Значения структурных параметров 68
3.2. Значения ширины запрещённой зоны 70
3.3. Значения диэлектрической проницаемости 72
3.4. Зонные структуры 75
3.5. Эффективные массы 78
Глава 4. Результаты и их обсуждение 84
4.1. Электронная структура моновакансий кислорода в Al2O3, HfO2, Ta2O5 и TiO2 84
4.1.1. Энергии формирования вакансий кислорода и структурная релаксация 84
4.1.2. Релаксация суперячеек с вакансией кислорода 88
4.1.3. Полная плотность электронных состояний 91
4.1.4. Парциальная плотность электронных состояний 94
4.1.5. Заряженные положительно и отрицательно вакансии кислорода 99
4.1. Электронная структура поливакансий кислорода в Al2O3, HfO2, Ta2O5 и
TiO2 109
4.2.1. Атомная структура поливакансий кислорода 109
4.2.2. Полная плотность электронных состояний 113
4.2.3. Моделирование РФЭС валентной зоны 117
4.3. РФЭС Al2O3, HfO2, Ta2O5 и Ta2O5 120
4.3.1. Сопоставление теоретических и экспериментальных РФЭС валентной зоны 120
4.3.2. Экспериментальные РФЭС основных линий металла 125
4.3.3. Определение стехиометрии HfOx, TaOx и TiOx 127
Заключение 129
Список работ автора по теме диссертации 130
Список цитированной литературы
