Calculation of the Quasiparticle Energies of Electrons and the Exciton Spectrum in the Region of the Fundamental Absorption Edge in a Perovskite Crystal KMgF[3]

Abstract

In this paper, the electronic and optical properties of the most effective KMgF3 material are studied, thin films of which are used as a solid-state vacuum ultraviolet phosphor. At the first stage, we obtained wave functions in the framework of the electron density functional GGA. In the second stage, we calculated the improved value of the band gap using the Green's function (approximation GW), constructed on the wave functions calculated in the GGA approximation. We found that the band gap evaluated within the GGA method is about 4.73 eV less than the experimental value. At the third stage the absorption spectrum of the material was calculated on the basis of data obtained in the previous steps. For the first time, quasiparticle electron energies and the absorption spectrum on their basis are found.

В настоящей работе изучаются электронные и оптические свойства наиболее эффективного в настоящее время материала KMgF3, тонкие пленки которого используются в качестве твердотельного вакуумного ультрафиолетового люминофора. На первом этапе мы получили волновые функции в рамках функционала плотности электронов GGA. На втором этапе мы рассчитали улучшенное значение ширины запрещенной зоны с использованием функции Грина (приближение GW), построенной на волновых функциях, вычисленных в приближении GGA. Мы обнаружили, что найденная в методе GGA ширина запрещенной зоны на 4,73 эВ меньше экспериментального значения. Третий этап был посвящен вычислению спектра поглощения материала на основе данных, полученных на предыдущих этапах. Впервые найдены квазичастичные энергии электронов и спектр поглощения на их основе.

У даній праці вивчаються електронні та оптичні властивості найбільш ефективного в даний час матеріалу KMgF3, тонкі плівки якого використовуються в якості твердотільного вакуумного ультрафіолетового люмінофора. На першому етапі ми отримали хвильові функції в рамках функціонала щільності електронів GGA. На другому етапі ми розрахували точніше значення ширини забороненої зони з використанням функції Гріна (наближення GW), побудованої на хвильових функціях, обчислених в наближенні GGA. Ми виявили, що знайдена в методі GGA ширина забороненої зони на 4,73 еВ менша за експериментальне значення. Третій етап був присвячений обчисленню спектра поглинання матеріалу на основі даних, отриманих на попередніх етапах. Вперше знайдені квазічаст инкові енергії електронів і спектр поглинання на їх основі.