基于第一性原理的赝势平面波方法,对异质外延关系为Ru2Si3 (100)//Si(001),取向关系为Ru2Si3 [010]//Si[110]正交相的Ru2Si3平衡体系下能带结构、态密度和光学性质等进行了理论计算。计算结果表明：当1.087 nm≤a≤1.099 nm时,正交相Ru2Si3的带隙值随着晶格常数a取值的增大而增大。当a取值为1.093 nm时,体系处于稳定状态,此时Ru2Si3是具有带隙值为0.773 eV的直接带隙半导体。Ru2Si3价带主要是由Si的3p,3s态电子及Ru 4d态电子构成[导带主要由Ru的4d及Si的3p态电子构成。外延稳定态及其附近各点处Ru2Si3介电函数的实部和虚部变化趋势基本一致,但外延稳定态Ru2Si3介电函数的曲线相对往低能区漂移,出现的介电峰减少且峰的强度明显增强。

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法系统计算了Mg2Si及掺Ag、Al的能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明,未掺杂Mg2Si属于间接带隙半导体, 禁带宽度为0.2994 eV, 其价带主要由Si的3p及Mg的3s、3p态电子构成, 导带主要由Mg的3s、3p及Si的3p态电子构成, 静态介电常数为18.89, 折射率为4.3460。掺Ag后Mg2Si为p型半导体, 价带主要由Si的3p, Mg的3s、3p及Ag的3p、4d、5s态电子构成, 静态介电常数为11.01, 折射率为3.3175。掺Al后Mg2Si为n型半导体, 导带主要由Mg的3s、3p, Si的3p及Al的3p态电子构成, Al的3s态电子贡献相对较小, 静态介电常数为87.03, 折射率为9.3289。通过掺杂有效调制了Mg2Si的电子结构, 计算结果为Mg2Si光电材料的设计与应用提供了理论依据。