ELECTRONIC BAND STRUCTURE OF THE ORDERED Zn0.5Cd0.5Se ALLOY CALCULATED BY THE SEMI-EMPIRICAL TIGHT-BINDING METHOD CONSIDERING SECOND-NEAREST NEIGHBOR - Salcedo-Reyes, Juan Carlos; Thin Films Group, Department of Physics, Faculty of Sciences Pontificia Universidad Javeriana, Cra. 7 No. 40-62, Bogotá (2013)
Aunque la descripción de las aleaciones ternarias semiconductoras se hace tradicionalmente asumiendo la aproximación de compuesto pseudo-binario. Para el caso de aleaciones artificiales de compuestos II-VI y III-V, en las cuales se ha reportado un ordenamiento inducido por el crecimiento, una aproximación de este tipo no es aplicable, de modo que, con el fin de hacer una descripción adecuada de las propiedades ópticas y electrónicas de dichas aleaciones artificiales, se debe asumir una descripción atomística que tenga en cuenta la estructura local. En particular, para la aleación ordenada de Zn0.5Cd0.5Se, el cambio de simetría implica que se debe usar una estructura tetragonal simple, dando lugar, principalmente, a dos efectos: i) disminución de la brecha prohibida del material y ii) un desdoblamiento en el máximo de la banda de valencia. En este trabajo se calcula la estructura de bandas de la aleación ordenada de Zn0.5Cd0.5Se usando la aproximación semi-empírica de enlace fuerte teniendo en cuenta interacción a segundos vecinos y se compara con la estructura de bandas obtenida por el método FP-LAPW (full-potential linearized augmented-plane wave). Se obtiene una buena concordancia de las principales características entre las estructuras de bandas calculadas por el método semi-empírico y el método ab initio. Palabras clave: aleaciones ordenadas; aleaciones de ZnCdSe; Disminución de la brecha de energía; Estructura electrónica de bandas; Modelo de enlace fuerte. Abstract Usually, semiconductor ternary alloys are studied via a pseudo-binary approach in which the semiconductor is described like a crystalline array were the cation/anion sub-lattice consist of a random distribution of the cationic/anionic atoms. However, in the case of reported III-V and II-VI artificial structures, in which an ordering of either the cations or the anions of the respective fcc sub-lattice is involved, a pseudo-binary approach can no longer be employed, an atomistic point of view, which takes into account the local structure, must be used to study the electronic and optical properties of these artificial semiconductor alloys. In particular, the ordered Zn0.5Cd0.5Se alloy has to be described as a crystal with the simple-tetragonal Bravais lattice with a composition equal to the zincblende random ternary alloy. The change of symmetry properties of the tetragonal alloy, in relation to the cubic alloy, results mainly in two effects: i) reduction of the banned gap, and ii) crystal field cleavage of the valence band maximum. In this work, the electronic band structure of the ordered Zn0.5Cd0.5Se alloy is calculated using a second nearest neighbor semi-empirical tight binding method. Also, it is compared with the electronic band structure obtained by FP-LAPW (fullpotential linearized augmented-plane wave) method. Key words: band gap narrowing; electronic band structure; ordered alloys; Semi-empirical thigh binding method; ZnCdSe alloy.