AB-initio calculation of the phase-diagram and microscopic structure of semiconductor binary alloys

¹ Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, Italy
² Strada costiera 11, 1-34014 Trieste, Italy

Abstract

We show how the thermodynamic properties, in particular the low temperature phase-diagram, of binary semiconductor alloys can be calculated from ab-initio total energy calculations performed for few ordered structures. Application has been made to Si_xGe_1-x alloys. These calculations allow us to study also the stability of the bulk ordered structures, bond ionicity and its dependence on the chemical environment, and the variation of the lattice parameter and bond lengths with composition x.

Résumé

Nous montrons comment des propriétés thermodynamiques d'alliages de semiconducteurs binaires, en particulier le diagramme de phases à basse température, peuvent être obtenues a partir de calculs ab-initio d'énergie totale effectués sur quelques structures ordonnées. Un exemple est effectué sur des alliages Si_xGe_1-x. Ces calculs permettent de prévoir aussi la stabilité des structures ordonnées, l'Ionicite des liaisons et leur dépendence sur l'environnement chimique, et la variation du paramètre de réseau et des longueurs de liaison avec la composition x.