Електронна енергетична структура GaAs легованого Sc
| Автори | Г.А. Ільчук1 , І.В. Семків1 , С.І. Круковський1,2 , О.С. Кушнір3, Б. Андрієвський4, А.І. Кашуба1 |
| Афіліація |
1Національний університет «Львівська політехніка», 79013 Львів, Україна 2НДК «Електрон-Карат», 79031 Львів, Україна 3Львівський національний університет імені Івана Франка, 79017 Львів, Україна 4Кошалінський технологічний університет, 75453 Кошалін, Польща |
| Е-mail | andrii.i.kashuba@lpnu.ua |
| Випуск | Том 18, Рік 2026, Номер 3 |
| Дати | Одержано 20 лютого 2026; у відредагованій формі 18 червня 2026; опубліковано online 26 червня 2026 |
| Цитування | Г.А. Ільчук1, І.В. иСемків1, С.І. Круковський та ін. Ж. нано- електрон. фіз. 18 № 3, 03029 (2026) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.18(3).03029 |
| PACS Number(s) | 71.15.Mb, 71.20. – b |
| Ключові слова | GaAs (25) , Електронна енергетична структура, Густина станів (8) , Заборонена зона (24) , Показник заломлення (13) , Оптична діелектрична функція. |
| Анотація |
Арсенід галію (GaAs) демонструє широкий спектр практичних застосувань. Зокрема, він широко використовується в оптоелектроніці, де служить основою для високоефективних світлодіодів, лазерних діодів, фотодетекторів та фотоелектричних елементів. Інші важливі застосування включають радіаційно-стійкі сонячні батареї, інтегральні схеми, датчики Холла та інше. У цьому дослідженні повідомляється про концентраційну залежність електронної енергетичної структури для GaAs, легованого Sc (Ga1 – xScxAs, x = 1/32, 2/32 та 8/32). Розрахунки були виконані в рамках теорії функціоналу густини (DFT) з використанням узагальненого градієнтного наближення (GGA) з параметризацією Пердью–Берка–Ернцергофа (PBEsol). Взаємодію між іонами та валентними електронами було описано за допомогою псевдопотенціалів, що зберігають норму. Досліджено два альтернативні випадки легування Sc в GaAs (Ga1 – xScxAs, x = 2/32), які відповідають або кубічній (просторова група #215), або тетрагональній (#115) структурам. Проаналізовано дисперсію енергетичних зон та густину станів. Було виявлено, що ширина забороненої зони характеризується прямим переходом при низьких (х ≤ 2/32) концентраціях Sc, тоді як змінюється на непрямий тип переходу при високих (х = 8/32) рівнях легування Sc. Дисперсію енергетичних зон було проаналізовано на основі розрахованих ефективних мас електронів (mc) та дірок (mv). Вплив легування скандієм на електронну енергетичну структуру GaAs було з'ясовано на основі внесків парціальної густини станів (PDOS). Виходячи з електронного енергетичного спектру, ми розрахували дійсну та уявну складові діелектричної функції. Нарешті, фундаментальні оптичні властивості твердих розчинів Ga1 – xScxAs отримано за допомогою співвідношень Крамерса-Кроніга, зокрема показник заломлення та коефіцієнти екстинкції та поглинання. На основі електронного енергетичного спектру розраховано дійсну та уявну компоненти діелектричної функції. Нарешті, на підставі співвідношень Крамерса–Кроніга одержано фундаментальні оптичні функції твердих розчинів Ga1 – xScxAs, зокрема показник заломлення і коефіцієнти екстинкції та поглинання. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Гетероструктури CoFe2O4/InSe на основі шаруватих кристалів: електричні та фотоелектричні властивості [03001-1-03001-4]2) Методи управління локальністю резонаторних зондів коаксіального типу у НВЧ сенсориці [03002-1-03002-4]
3) Вплив взаємодії інтенсивного УФ-випромінювання з тонкими плівками NZO [03003-1-03003-7]
4) Дослідження наночастинок оксиду кадмію в умовах затухання акустичних ударних хвиль [03004-1-03004-5]
5) Чисельне дослідження пружно-механічних властивостей металоматричного композиту Al/SiC [03005-1-03005-5]
6) Проєктування та оптимізація компактного 2D фотонно-кристалічного фільтра з ромбоподібною порожниною для оптичного зондування [03006-1-03006-6]
7) Органічний світловипромінювальний пристрій на основі квантової ями з настроюванням за кольором [03007-1-03007-5]
8) Наномодифіковані полімерні композитні бандажні системи для ремонту трубопроводів газо-нафтотранспортного комплексу [03008-1-03008-7]
9) Вплив сильного пустельного пилу на багатохвильові оптичні лінії у вільному просторі: порівняльне дослідження для 850, 1550 та 3800 нм [03009-1-03009-9]
10) Вплив допування Bi на оптичні та структурні властивості тонких плівок ZnO: роль енергії Урбаха та механічних напружень [03010-1-03010-7]
11) Еліпсометрична характеристика наноструктур SiO2/Au/Cr для стабільних ППР-сенсорів [03011-1-03011-5]
12) Сучасні інструменти САПР для одноелектронних нанопристроїв [03012-1-03012-6]
13) Створення мікросмужкового сенсора гігагерцового діапазону для контролю легування напівпровідникових структур [03013-1-03013-5]
14) Вплив матеріалу корпусу на електричні характеристики двозатворного JLFET з піднятим витоком-стоком [03014-1-03014-5]
15) Антена з дефектами заземлення у формі кулі та прямокутника для зв'язку 5G середнього діапазону нижче 6 ГГц [03015-1-03015-5]
16) Проєктування та аналіз антени на основі полібавовняної підкладки для міліметрових хвиль 5G та застосувань WBAN [03016-1-03016-5]
17) Дводіапазонна кругла патч-антена з F-подібними прорізами для бездротових застосувань в S- та C-діапазонах [03017-1-03017-5]
18) Розробка унікальної смугово-частотної селективної поверхні для радіолокаційного застосування [03018-1-03018-5]
19) Компактна Т-подібна кругла патч-антена для застосувань у C-діапазоні [03019-1-03019-5]
20) Частотно-селективна поверхня (FSS) з високою кутовою стабільністю та нечутливими до поляризації характеристиками для широкосмугових застосувань [03020-1-03020-5]
21) Плазмонний зв’язок у димерах наночастинок срібла: 3D-FDTD Моделювання оптичного відгуку, що залежить від відстані [03021-1-03021-5]
22) Аналіз еліптичної патч-антени для супутникового зв’язку C-діапазону [03022-1-03022-4]
23) Розробка та аналіз Т-подібної антени міліметрового діапазону на частоті 47 ГГц у застосунку 6G [03023-1-03023-5]
24) Компактна кругла пелюсткова фрактальна антена з дефектною структурою заземленої площини для радіолокаційних застосувань 5G та X-діапазону в діапазоні менше 6 ГГц [03024-1-03024-4]
25) Оптимізація різних фізичних властивостей перовскітного сонячного елемента на основі CsPbI3 – XBrX (X = 0, 1) [03025-1-03025-4]
26) Компактна дводіапазонна патч-антена у формі квітки з прямокутним DGS для застосувань WLAN/WiMAX [03026-1-03026-4]
27) Проєктування та оптимізація MIMO-антени з рослинною структурою для передових бездротових систем Wi-Fi 6E [03027-1-03027-5]
28) Полімерні нанокомпозитні плівки, леговані п’єзоелектричними наночастинками оксидів металів [03028-1-03028-6]
29) Оптична антена-резонатор на основі металевої витягнутої сфероїдальної наночастинки [03030-1-03030-8]
30) InN-діоди Ганна субміліметрового діапазону з варізонним GaInN-інжектором [03031-1-03031-10]
31) Дослідження структурних та оптичних властивостей тонких плівок Er2O3, вирощених методом спрей-піролізу з нітрату ербію [03032-1-03032-7]
32) Оцінка дії мікроорганізмів на епоксидні нанокомпозити для обладнання газо-нафтотранспортного комплексу [03033-1-03033-7]
33) Регламент формування зони теплового впливу підземного теплообмінника як фактора екологічного ризику для ґрунтового середовища [03034-1-03034-7]
34) Моделювання феромагнетизму кімнатної температури в гідрованому колегованому ZnO за раціональною функцією [03035-1-03035-4]
35) Чотириелементна MIMO-антена з рознесенням діаграм спрямованості та покращеною ізоляцією для міліметрових хвиль 5G [03036-1-03036-7]
36) Високоякісні тонкі плівки Co3S4 з електропровідністю, отримані методом розпилювального піролізу [03037-1-03037-6]
