Електронна структура кристала ZnS, легованого одним або двома атомами перехідного металу (Cr, Fe)
| Автори | С.В.Сиротюк |
| Приналежність |
Національний університет ”Львівська політехніка”, вул. С.Бандери, 12, 79013 Львів, Україна |
| Е-mail | |
| Випуск | Том 13, Рік 2021, Номер 5 |
| Дати | Одержано 18 червня 2021; у відредагованій формі 20 жовтня 2021; опубліковано online 25 жовтня 2021 |
| Посилання | С.В.Сиротюк, Ж. нано- електрон. фіз. 13 № 5, 05027 (2021) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.13(5).05027 |
| PACS Number(s) | 61.72. ± y, 71.20.Nr, 71.55. ± i |
| Ключові слова | ZnS (26) , Структура сфалериту, Домішки 3d елементів, Сильні кореляції (3) , PBE0 (2) , Електронна структура (13) . |
| Анотація |
Розраховані електронні і магнітні властивості кристала ZnS з домішками перехідних 3d елементів Cr та Fe, які заміщують атоми Zn. Розрахунки виконані у надкомірках 2×2×2, які містять 64атоми. Розглянуті також ці ж надкомірки, які містять одночасно домішки Cr та Fe. Встановлено, що енергії 3d електронів атома Cr зі спіном вгору у надкомірці Zn31Cr1S32 локалізовані у вузьких інтервалах в околі рівня Фермі та верху валентної зони. Для станів зі спіном униз цей матеріал виявляє властивості напівпровідника з шириною прямої забороненої зони 211еВ. Магнітний момент надкомірки становить 4μB. Результати розрахунку для надкомірки Zn31Fe1S32 показують, що цей матеріал є прямозонними напівпровідником, ширина міжзонної щілини якого в точці Γ дорівнює 1,96еВ. 3d електрони зі спінами униз локалізовані у вузьких енергетичних смугах в околі рівня Фермі та дна зони провідності. Значення псевдощілини для електронів зі спіном униз дорівнює 053еВ. Магнітний момент надкомірки також дорівнює 4μB. З результатів розрахунку для надкомірки Zn30Cr1Fe1S32 знайдено, що 3d електрони атома Cr зі спіном вгору локалізовані в околі верху валентної зони та рівня Фермі, який знаходиться всередині валентної зони. Значення оптичної щілини в точці Γ дорівнює 0,60еВ, а непрямої фундаментальної щілини (Γ – R) – 0.59еВ. Значення псевдощілини для електронів зі спінами вниз дорівнює 0,60 еВ. Магнітний момент надкомірки дорівнює 8.04 B. Розрахунки виконані за допомогою програми ABINIT. Для усунення помилки на самодію 3d електронів атомів Cr та Fe застосований гібридний обмінно-кореляційний функціонал PBE0. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Аналіз профілю піків рентгенівської дифракційної картини наноструктури оксиду цинку [05001-1-05001-4]2) Фоточутливі гетероструктури n-Zn0.5Cd0.5O/p-InSe, виготовлені методом магнетронного розпилення [05002-1-05002-4]
3) Дослідження умов осадження тонких плівок міді з продуктів деструкції електродів перенапруженого високовольтного розряду в аргоні високого тиску [05003-1-05003-7]
4) Вплив температури відпалу на структуру та властивості феритів вісмута [05004-1-05004-7]
5) Сітчаста метаповерхня як ультра тонка чвертьхвильова пластинка [05005-1-05005-5]
6) Розпад домішкових кластерів атомів нікелю та кобальту в кремнії під впливом тиску [05006-1-05006-4]
7) Просторові розподіли станів 3p54s атомів аргону в плазмі високочастотного магнетронного розпилення з радіаційною моделлю зіткнень [05007-1-05007-9]
8) Вплив температури підкладки і вмісту магнію на розвиток морфології та люмінесценцію плівок ZnO:Mg [05008-1-05008-6]
9) Механізми релаксації електронного збудження триазидо-S-триазину [05009-1-05009-5]
10) Моделювання теплових явищ у біологічних тканинах, викликаних поверхневим плазмонним резонансом у метал-графенових наночастинках [05010-1-05010-7]
11) Практичні аспекти отримання наноструктурних композитних NaCl-Fe плівок способом EB-PVD на підкладках, що обертаються [05011-1-05011-6]
12) Ультра-мініатюрна антена для надширокосмугових застосувань [05012-1-05012-4]
13) Вплив high-k діелектричних матеріалів на короткоканальні ефекти в тризатворних SOI FinFETs [05013-1-05013-6]
14) Аналіз безперехідного транзистора на основі нанодротів з гетеропереходом, нітридом металу та подвійним металевим затвором [05014-1-05014-4]
15) Структурне та морфологічне дослідження наноструктури CuO, яка осаджується водорозчинним нітрат-гемі(пентагідратом) міді (II) та NaOH як реагентами [05015-1-05015-4]
16) Аналіз характеристик I-V-T сонячних елементів на основі перовскіту CH3NH3PbBr3 [05016-1-05016-4]
17) Особливості непружних та пружних характеристик Si та SiO2/Si структур [05017-1-05017-5]
18) Тонка плівка CuO, виготовлена методом золь-гелю: характеристики для застосування в пристроях [05018-1-05018-5]
19) Експериментальний метод кількісної оцінки струмів витоку сонячних елементів за залежностями густини струму від напруги [05019-1-05019-4]
20) Одновісна модель теплового балансу сонячного колектора [05020-1-05020-5]
21) Динаміка перетворення малих ГЦК кристалів у ікосаедричні наночастинки [05021-1-05021-5]
22) Моделювання процесів в електронному газі методом Particle-in-cell [05022-1-05022-5]
23) Метод хвильових матриць для моделювання поляризаторів із діафрагмами. Чисельні результати [05023-1-05023-6]
24) Метод математичного синтезу хвилеводних поляризаторів із діафрагмами [05024-1-05024-6]
25) Ab initio дослідження електронних, магнітних та оптичних властивостей шпінелі CuRh2O4: розрахунок з перших принципів [05025-1-05025-5]
26) Епоксидні нанокомпозити з підвищеною гідроабразивною зносостійкістю для використання у транспортних засобах [05026-1-05026-5]
27) Модифікація целюлози наночастинками : від жому цукрової тростини до антимікробного композиту [05028-1-05028-5]
28) Радіаційна функціоналізація плівок поліетиленгліколю з багатостінними вуглецевими нанотрубками [05029-1-05029-5]
29) Застосування автодинного сенсора з підвищеною лінійністю перетворення для реєстрації широкосмугових мультиплетних спектрів ядерного квадрупольного резонансу [05030-1-05030-5]
30) Структура та механічні характеристики катодів з MAX фази Ti2AlC та осаджених іонно-плазмових покриттів [05031-1-05031-7]
31) Гідрохімічний синтез плівкових твердих розчинів HgS1 – xSex [05032-1-05032-5]
32) Технологічні аспекти формування енергоефективних фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії [05033-1-05033-6]
33) Оптична й фотокаталітична активність нанокомпозитів ПАН/TiO2 з наночастинками анатаза і Р25 [05034-1-05034-6]
34) Приготування та характеризація вуглецево-кремнієвих гібридних наноструктур [05035-1-05035-5]
35) Дослідження покращених електрохімічних властивостей нанокомпозиту графен/Fe2O3 [05036-1-05036-5]
36) Кристали InSe, отримані стехіометричним плавленням, для застосування в оптоелектронних пристроях [05037-1-05037-5]
37) Волоконний лазер на основі фазових пластин з електронним управлінням [05038-1-05038-6]
38) Створення прототипу багатофункціонального віддаленого робота присутності для фізичних досліджень у електроніці [05039-1-05039-4]
