Электронная структура $\alpha$-Al$_2$O$_3$: ab initio моделирование и сравнение с экспериментом

Методом ALD получены пленки Al$_2$O$_3$ толщиной 150 Å на кремнии и изучены рентгеновские XPS и ультрафиолетовые UPS фотоэлектронные спектры валентной зоны. Неэмпирическим ab-initio методом функционала плотности рассчитана электронная зонная структура корунда $\alpha$-Al$_2$O$_3$ и сопоставлена с результатами экспериментов. Валентная зона $\alpha$-Al$_2$O$_3$ состоит из двух подзон, разделенных ионной щелью. Нижняя зона сформирована, в основном, $2s$-состояниями кислорода. Верхняя зона сформирована $2p$-состояниями кислорода с вкладом $3s$-, $3p$-состояний алюминия. Наблюдается сильная анизотропия эффективной массы для дырок – $m^*_{h\perp}\approx6.3m_o$, $m^*_{h\|}\approx0.36m_0$. Значение эффективной массы электронов не зависит от направления $m^*_{e\|}\approx m^*_{e\perp}\approx0.4m_0$.