Rôle des états métalliques dans les semiconducteurs II-VI

Les calculs de structure de bande tous électrons et les expériences de photoémission sur les semiconducteurs II-VI exhibent tous deux une sous-bande d métal d à l'intérieur de la bande de valence principale. Il a néanmoins été courant dans les approches de pseudopotentiels et de liaison forte de négliger la bande d métallique en choisissant des paramètres hamiltoniens qui placent cette bande à l'intérieur des noyaux atomiques chimiquement inertes. En utilisant des techniques de structure électronique auto-consistantes toutes électrons (qui traitent les électrons d à l'extérieur de la même manière que les autres électrons de valence) et en comparant les résultats à ceux obtenus par des méthodes qui enlèvent la bande d du spectre de valence, nous étudions leurs effets sur les propriétés de valence. Pour les semiconducteurs II-VI, nous trouvons que (i) la répulsion p-d et l'hybridation abaissent les gaps de bande, (ii) réduisent l'énergie cohésive, (iii) augmentent les paramètres de réseau d'équilibre, (iv) réduisent le splittage spin-orbite, (v) modifient le signe du splittage du champ cristallin, (vi) augmentent le décalage de la bande de valence entre les semiconducteurs II-VI à anion commun, et (vii) modifient les distributions de charge de divers systèmes II-VI et de leurs alliages. La répulsion p-d est également montrée responsable de l'occurrence de niveaux d'acceptation Cu profonds dans les semiconducteurs II-VI (comparés aux accepteurs peu profonds de Zn dans III-V), des gaps de bande anormalement petits dans les chalcopyrites, et du splittage d'échange négatif dans MnTe ferromagnétique.