Ab initio-Berechnung der strukturellen, elektronischen und dyna-
mischen Eigenschaften des MgO Kristalls und dessen Oberfläche

Autor: Gerd Pelg
Betreuer: Prof. Dr. U. Schröder
Abgabedatum: 21.06.1996

Abriß

Mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie werden in dieser Arbeit im Rahmen der lokalen Dichtenäherung unter Verwendung von nichtlokalen Pseudopotentialen die Eigenschaften der Hauptspalltfläche von Magnesiumoxid untersucht. Um die starke Lokalisierung der Kristallwellenfunktionen an den Sauerstoffionen mit vertretbarem numerischen Aufwand behandeln zu können werden dazu die Wellenfunktionen in einer gemischten Basis aus ebenen Wellen und lokalisieren Pseudowellenfunktionen dargestellt.

Durch Berechnung der Gesamtenergie des Kristalls sowie der Kräfte auf die Atome in verzerrten Strukturen werden dann zunächst die Gitterkonstante, der Bulkmodul sowie die Phononen in zwei Hauptsymmetrierichtungen des Bulkkristalls berechnet. Die experimentellen Daten können dabei mit einer Abweichung von weniger als 3% wiedergegeben werden.

Zur Berechnung der Oberflächeneigenschaften von Magnesiumoxid wird dann das periodic Slab Verfahren verwendet. Hierzu wird eine Superzelle mit 7 Schichten MgO und 4 Schichten Vakuum in allen drei Raumrichtungen periodisch fortgesetzt, wobei eine unendliche Anordnung von Kristallfilmen, getrennt durch Vakuum entsteht. An diesem System werden dann zunächst die Relaxation der (001)-Oberfläche sowie die elektronischen Oberflächenzustände berechnet. Mit Hilfe von verzerrten Superzellen werden abschließend noch die Oberflächenphononen im Zonenzentrum sowie bei tex2html_wrap_inline13 bestimmt und mit den experimentellen Daten verglichen.