In this work, we have investigated the structural, electronic and thermodynamic properties of GaP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ and AlP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ ternary alloys for a number of ordered structures and compositions in a series of first-principles calculations within the density functional theory, using full potential-linearised augmented plane-wave (FP-LAPW) method, as implemented in the WIEN2k code. The exchange-correlation effect was treated within the generalised gradient approximation (GGA) in the form of GGA-PBEsol to optimise the structure and to compute the ground-state properties. In addition to the GGA, the modified Becke–Johnson (mBJ) potential coupled with the spin-orbit interaction (SOI) was also applied to obtain reliable results for the electronic properties. Our investigation on the effect of composition on lattice constant, bulk modulus and band gap showed almost nonlinear dependence on the composition. The GaP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ and AlP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ alloys are found to be semiconductors with a positive energy gap for the whole concentration range. The spin-orbit splitting $$\Delta _{\mathrm {SO}}$$ was found to increase with Sb composition with a marginal bowing parameter. Besides, a regular-solution model was used to investigate the thermodynamic stability of the alloys which mainly indicates a phase miscibility gap. In addition, the quasiharmonic Debye model was applied to analyse the effect of temperature and pressure on the Debye temperature and heat capacity.

中文翻译：

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有序 III-V 族锑基半导体合金的从头算研究 $$\mathbf{GaP }_{1-x}{} \mathbf{Sb} _{x} \mathbf{and} AlP _{1-x} {} \mathbf{Sb} _{x}$$

在这项工作中，我们研究了 GaP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ 和 AlP $$_{1-x}$$ Sb $$ 的结构、电子和热力学性质_{x}$$ 三元合金用于密度泛函理论中的一系列第一性原理计算中的许多有序结构和成分，使用全电位线性化增强平面波 (FP-LAPW) 方法，如在WIEN2k 代码。在广义梯度近似 (GGA) 中以 GGA-PBEsol 的形式处理交换相关效应，以优化结构并计算基态特性。除了 GGA 之外，还应用了修正的 Becke-Johnson (mBJ) 势与自旋轨道相互作用 (SOI) 相结合，以获得可靠的电子特性结果。我们研究了成分对晶格常数的影响，体积模量和带隙几乎显示出对组成的非线性依赖性。GaP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ 和 AlP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ 合金被发现是具有整个浓度范围内的正能隙。自旋轨道分裂 $$\Delta _{\mathrm {SO}}$$ 被发现随着 Sb 成分的增加而增加，边缘弯曲参数。此外，使用规则溶液模型来研究合金的热力学稳定性，主要表明相混溶间隙。此外，应用拟调和德拜模型分析了温度和压力对德拜温度和热容的影响。GaP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ 和 AlP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ 合金被发现是具有整个浓度范围内的正能隙。自旋轨道分裂 $$\Delta _{\mathrm {SO}}$$ 被发现随着 Sb 成分的增加而增加，边缘弯曲参数。此外，使用规则溶液模型来研究合金的热力学稳定性，主要表明相混溶间隙。此外，应用拟调和德拜模型分析了温度和压力对德拜温度和热容的影响。GaP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ 和 AlP $$_{1-x}$$ Sb $$_{x}$$ 合金被发现是具有整个浓度范围内的正能隙。自旋轨道分裂 $$\Delta _{\mathrm {SO}}$$ 被发现随着 Sb 成分的增加而增加，边缘弯曲参数。此外，使用规则溶液模型来研究合金的热力学稳定性，主要表明相混溶间隙。此外，应用拟调和德拜模型分析了温度和压力对德拜温度和热容的影响。常规溶液模型用于研究合金的热力学稳定性，主要表明相混溶间隙。此外，应用拟调和德拜模型分析了温度和压力对德拜温度和热容的影响。常规溶液模型用于研究合金的热力学稳定性，主要表明相混溶间隙。此外，应用拟调和德拜模型分析了温度和压力对德拜温度和热容的影响。