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摘要
基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法，用Ge原子分别替代纤锌矿AlN超晶胞中Al、N原子，得到了其结构、电子及光学性质。结果表明：掺杂前后结构发生了明显的改变，两种方式的掺杂都使得AlN的晶格常数、体积和沿c轴方向的键长增加，且晶格常数变化满足维加德定理(Vegard)；Ge原子替换Al原子形成能为5.41eV，Ge原子替换N原子形成能为5.58eV，两种掺杂方式体系稳定性都低于纯AlN；掺杂并未引入磁性，前者引入施主杂质能带，且杂质能带进入价带，变为负能隙金属，后者引入受主杂质能带，禁带宽度为0.910eV，两者均远小于本征AlN的禁带宽度4.040eV，前者导电性显著提高，后者导电性可能提高；研究掺杂前后复折射率，发现两种方式掺杂复折射率函数的虚部在低能区都近似不再为0，表明两种掺杂都加强了AlN材料对低频电磁波的吸收能力；前者介电函数虚部在低能区出现了新的波峰，长波吸收能力更强，后者在低能区未出现明显波峰，能量损失均减少。
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