title: Atomare und elektronische Struktur komplexer 13/15-Halbleiter sowie ausgewählte Eigenschaften weiterer Halbleiter
title: Atomic and electronic structure of complex 13/15-semiconductors and selected properties of further semiconductors
Creators: name: Rosenow, Phil
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Chemische Bindung ,
Oberfläche
density functional theory
Dichtefunktionalformalismus , Halbleiter
Festkörper
surface thermodynamics
Chemistry and allied sciences
Chemie
Theoretische Chemie
semiconductor, bandstructure
Quantenchemie
Chemie , Bandstruktur

description: Diese Arbeit umfasst drei
      thematische Schwerpunkte: (1) die theoretische Beschreibung
      und Erklärung der Infrarot-Aktivität von auf einer
      Silberoberfläche adsorbiertem
      Naphthalin-tetracarbonsäuredianhydrid (NTCDA) aufgrund eines
      dynamischen Ladungsübertrags, (2) die Berechnung des
      temperatur- und druckabhängigen Bedeckungsgrades einer
      Si(001)-Oberfläche im Wasserstoffstrom auf Grundlage diverser
      Modelle (ab initio-Thermodynamik, Phononenrechnungen) und (3)
      die elektronische Struktur komplexer 13/15-Halbleiter mit dem
      Ziel, akkurate Bandstrukturen als Ausgangspunkt für die
      Berechnung optischer Eigenschaften zu berechnen. Im ersten
      Schwerpunkt konnte in Ergänzung zu experimentellen Befunden
      und Modellrechnungen ein ab initio-Nachweis des dynamischen
      Ladungstransfers über eine Grenzfläche als Ursache für die
      IR-Aktivität bestimmter Schwingungsmoden am System
      NTCDA/Ag(111) erbracht werden. Dieser Nachweis konnte durch
      Analyse partieller Zustandsdichten und der Partialladungen
      ausgelenkten Strukturen geführt werden. Im zweiten
      Schwerpunkt wurde die Bedeckung der Si(001)-Oberfläche mit
      Wasserstoff unter den bei Epitaxieverfahren vorherrschenden
      Bedingungen untersucht. Im Vergleich verschiedener Ansätze
      zeigte sich, dass die Betrachtung von Oberflächenphononen für
      die freie und mit einer Monolage bedeckte Oberfläche mit
      Interpolation für intermediär bedeckte Strukturen eine gute
      Übereinstimmung mit einer experimentellen Studie zeigt.
      Dieser Befund kann als Ausgangspunkt für Adsorptionsstudien
      unter Epitaxiebedingungen verwendet werden. Schließlich wurde
      eine Vorgehensweise implementiert, um die Bandstrukturen
      komplexer 13/15-Halbleiter zu berechnen und Parameter im
      Rahmen der kp-Theorie zu bestimmen. Dazu werden die
      Bandstrukturen der Superzellen zunächst entfaltet. Durch
      Variation werden anschließend die Parameter bestimmt, mit
      denen die Bandstruktur am besten wiedergegeben werden kann.
      Diese können für die Berechnung der optischen Eigenschaften
      von Quantenfilm-Überstrukturen angepasst werden. In diesem
      Zusammenhang wurden auch die Bandlücken verdünnter Nitride,
      die lange Zeit eine Herausforderung darstellten, einer
      akkuraten Berechnung zugänglich gemacht.
description: In this thesis, three main topics
      have been adressed: (1) the theoretical description and
      explanation of the infrared activity of naphthalene
      tetracarboxylic acid dianhydride (NTCDA) adsorbed on a silver
      surface due to a dynamical charge transfer, (2) the
      computation of temperature and pressure dependent coverage of
      a Si(001) surface in a hydrogen flow based on various models
      (ab initio thermodynamics, phonon computations) and (3) the
      electronic structure of complex 13/15 semiconductors with the
      goal to compute accurate band structures as a starting point
      for the computation of optical properties. For the first
      topic, an ab initio proof of interfacial dynamic charge
      transfer as reason for IR activity of certain vibrational
      modes for NTCDA/Ag(111) could be given, fitting with
      experimental evidence and model calculations. This was
      achieved by analyzing partial densities of states and partial
      charges of displaced structures. As second topic, the
      coverage of the Si(001) surface with hydrogen under the
      conditions present in epitaxy procedures was studied.
      Comparing different approaches, the computation of surface
      phonons for the pristine and monolayer-covered surface and
      interpolation for intermediate coverages showed good
      agreement with experimental studies. These results can be
      used as a starting point for adsorption studies under epitaxy
      conditions. Finally, a procedure has been implemented to
      compute the band structures of complex 13/15-semiconductors
      and determine parameters in the framework of kp-theory. To
      this end, the band structures of supercells are unfolded
      first. Then, the parameters which reproduce the band
      structure best are determined by variation. These can be
      adapted to allow the computation of optical properties for
      quantum well superstructures. In this context, the band gaps
      of dilute nitrides, which have been a challenge to
      computation for some time, could be opened to
      computation.