Direkte Methode zur Berechnung dynamischer effektiver Ladungen: Anwendung auf GaAs

Es wird eine Methode zur Berechnung von effektiven Ladungen und piezoelektrischen Konstanten in Kristallen beschrieben, die direkt aus selbstkonsistenten elektronischen Berechnungen stammt. Die zentralen Gleichungen basieren auf Momenten der Änderung der elektronischen Ladungsdichte (r), die durch die Verschiebung eines Atoms verursacht wird. Die langreichweitigen Coulomb-Interaktionen werden berücksichtigt, und es wird gezeigt, dass die Momente rigoros konvergent sind und longitudinale effektive Ladungen sowie piezoelektrische Konstanten definieren. Die Methode ist nicht auf kleine Verschiebungen beschränkt und verwendet tatsächlich genau die gleichen Techniken, die umfassend für die Berechnung von Oberflächen- und Grenzflächen-Dipolen entwickelt wurden. Ergebnisse werden für die effektive Ladung in GaAs präsentiert, wobei dieselben ionischen Pseudopotentiale und Dichtefunktionale für die Elektronen verwendet werden, die die Gitterkonstante und die Phononenergien genau vorhersagen. Die vorhergesagte Ladung beträgt e₋^*=0. 16|e| (positiv auf Ga) im Vergleich zum experimentellen Wert e₋^*=eₓ^{*}{₀}=0. 20|e|.