Theory of ¹¹⁹Sn Isomer shifts in solids

Institute of Physics, University of Aarhus, DK-8000 Aarhus C, Denmark

Abstract

Electronic structure calculations of compounds containing Sn as a component as well as of substitutional Sn impurities in elemental metals and semiconductors are presented. The linear muffin-tin-orbital band-structure and Green-function methods are used, and the calculations are self-consistent and scalar- relativistic with the local-density-approximation for exchange and correlation. Trends in tin isomer shifts are discussed. As an isolated impurity in metals the isomer shift shows a minimum in the middle of the transiton series due to increased hybridization with the metal d-bands, which leads to shielding of the Sn s- charge distribution. The isomer shift is largest in the sp metals to the right of the transition metals, where the Sn s-occupancy peaks. Compared with the sp metals, the strong covalency of the group-IV semiconductors significantly reduces the isomer shift of substitutional tin atoms.

Résumé

Des calculs de structure électronique de composés contenant l'étain soit comme constituant soit comme impureté substitutio- nelle dans des métaux élémentaires ou des semi-conducteurs sont présentés. Les méthodes d'orbitales muffin-tin linéarisées et les fonctions de Green sont utilisées. Les calculs sont self-consistants et relativistes scalaires avec une approximation de densité locale pour l'échange et la corrélation. Les tendances des déplacements isomériques de l'étain sont discutées. Comme pour une impureté isolée dans les métaux, le déplacement d'isomère montre un minimum au milieu des séries de transition dû à une hybridisation accrue avec les bandes d du métal, conduisant à un effet d'écran de la distribution des charges s de l'étain. Le déplacement d isomère est le plus grand pour les métaux sp à la droite des métaux de transition, où l'occupation s de l'étain domine. Comparée aux métaux sp, la forte covalence des semiconducteurs du groupe IV réduit de façon significative le déplacement d isomère des atomes d'étain substitutionels.