李安澜 高岩 吴闯 贺海升

摘 要：本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了压力对Mg2Si光学性质的影响。计算结果表明，0GPa压力环境下，其晶格参数与试验值吻合较好。同时，进一步计算分析了在0～40GPa高压作用下Mg2Si的折射率、反射率、吸收系数、能量损失函数和光电导率的变化情况。结果表明，压力可以有效调制Mg2Si的电子结构并改变其光学性能。

关键词：Mg2Si;第一性原理;光学性质

中图分类号：TG146.22文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）29-0135-03

First-principles Study of the Effect of Pressure on the Optical

Properties of Metal Compound Mg2Si

LI Anlan GAO Yan WU Chuang HE Haisheng

（Shenyang Normal University，Shenyang Liaoning 110034）

Abstract： In this paper， the first principle method based on density functional theory was used to study the effect of pressure on the optical properties of Mg2Si. The calculation results showed that the lattice parameters of the 0GPa pressure environment agreed well with the experimental values. The changes of refractive index， reflectivity， absorption coefficient energy loss function and photoconductivity of Mg2Si under the high pressure of 0～40GPa were further calculated. The results showed that the pressure could effectively modulate the electronic structure of Mg2Si and change its optical properties.

Keywords： Mg2Si;first principles calculation;optical properties

近年來，Al-Mg-Si复合材料得到越来越多的关注，尤其是对Al-Mg-Si金属间主要化合物Mg2Si的关注尤为突出。首先，Mg2Si是一种窄带隙n型半导体，具有较高的电子和空穴有效质量，电子迁移率比空穴迁移率大得多。其次，Mg2Si具有低密度、高硬度、高弹性模量、高熔点等优异性能[1-3]。另外，Mg2Si在光电子器件应用方面展现出优良性能。因此，Mg2Si这种新型半导体材料在光电子器件及能量器件领域具有广阔的应用前景[4]。

本文利用第一性原理方法，通过CASTEP软件包从Mg2Si晶体三个轴方向在0～40GPa的压力范围内，进行加压测试研究Mg2Si的光学性能的变化情况。

1 材料模型

Mg2Si属面心立方结构晶体结构，其空间群为Fm3m，Mg2Si晶胞中有12个原子，4个Si占据其所有顶点及面心位置，8个Mg则占据各个小立方体的中心，形成简单的立方亚点阵。Mg2Si的晶体结构如图1所示。几何优化后得到Mg2Si的平衡晶格常数为0.633nm，与实验值0.635nm[5]十分接近，表明计算方法的正确性和可信性。

2 结果与讨论

2.1 压力对晶体结构的影响

为了进一步研究压力对Mg2Si晶体结构……