[发明专利]一种超晶格红外探测材料的能带结构计算方法

权利要求书

1.一种超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.确定所需计算的超晶格红外探测材料对应的半导体的元素种类；

B.确定各元素初始的赝势和基组；

C.基于各元素初始的赝势和基组，优化泛函参数以及各元素的赝势和基组，具体包括：基于各元素初始的赝势和基组，利用密度泛函计算各半导体的晶格常数，调节泛函参数或/和元素的赝势和基组，使计算出的各半导体的晶格常数满足设定要求，确定各半导体的晶格常数满足设定要求时对应的泛函参数以及各元素的赝势和基组；

计算出的各半导体的晶格常数满足设定要求，具体指：计算出的各半导体的晶格常数与设定的目标值相等或相差在设定的误差允许范围；

E.基于优化得到的泛函参数以及各元素的赝势、基组，计算超晶格红外探测材料的能带结构。

2.如权利要求1所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：确定各元素初始的赝势和基组，具体包括：导出各元素不含d轨道价电子的赝势和基组作为初始赝势和基组。

3.如权利要求1所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：步骤C具体包括：基于各元素初始的赝势和基组，选定一种半导体作为基准，首先调节泛函参数，使该半导体的晶格常数满足设定要求，确定泛函参数；

基于确定的泛函参数计算其他半导体的晶格常数，判断其他半导体的晶格常数是否满足要求，若其他半导体的晶格常数均满足设定要求，则无需优化元素的赝势和基组，否则，在确定泛函参数的基础上继续对不满足设定要求的半导体的元素的赝势和基组进行优化，使其晶格常数满足设定要求，得到半导体的晶格常数满足设定要求时对应的泛函参数以及各元素的赝势和基组。

4.如权利要求1所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：步骤C中利用的密度泛函为PBE泛函，泛函参数为PBE泛函的交换增强因子中的参数k和u。

5.如权利要求1所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：步骤C与步骤E之间还包括步骤D，步骤D包括：基于以上步骤确定的泛函参数以及各元素的赝势和基组参数，对元素自能势引入放缩因子A对自能势进行放缩，计算各半导体的带隙值，调节各元素对应的A值，使计算出的半导体的带隙满足设定要求，确定半导体的带隙满足设定要求时各元素对应的A值；

步骤D后，步骤E为：基于以上步骤优化得到的泛函参数以及各元素的赝势、基组、A值，计算超晶格红外探测材料的能带结构。

6.如权利要求5所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：计算各半导体的带隙值，具体包括：使用shDFT-1/2算法进行自能修正，生成附加自能修正后的赝势，以此赝势进行密度泛函计算得到修正后的带隙值。

7.如权利要求6所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：对元素自能势引入放缩因子A具体指：将元素自能势各半径处的值直接与放缩因子A相乘；

调节各元素对应的A值，使计算出的半导体的带隙满足设定要求，具体包括：若使用shDFT-1/2算法进行自能修正后带隙仍不符合设定要求，则通过调整各元素对应的放缩因子A进一步修正带隙直到满足设定要求；当修正后的某个半导体的带隙仍偏低时，则需要调大该半导体的各元素对应的A，反之，调小该半导体的各元素对应的A。

8.如权利要求7所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：

当修正后的某个半导体的带隙仍偏高或偏低时，先给定或确定该半导体的一个元素对应的A，调整该半导体的另一个元素对应的A，计算该半导体的带隙值，当计算的该半导体的带隙值满足设定要求，则得到该半导体的带隙值满足设定要求时该半导体的各元素对应的A；

调节各元素对应的A值需满足如下要求：公共元素使用同一种赝势；先确定公共元素对应的A值，再确定其它元素对应的A值。

9.如权利要求5所述的超晶格红外探测材料的能带结构计算方法，其特征在于：计算出的半导体的带隙满足设定要求，具体指：计算出的半导体的带隙比实验值偏大0.13-0.17eV。