Дослідження параметрів викривлення забороненої зони, електронних та оптичних властивостей напівпровідникових сплавів Cd1 – xZnxTe, Cd1 – xZnxS та Cd1 – xZnxS методом розрахунку з перших принципів

Автори K. Mimouni1, K. Beladjal1, Slimane Latreche2, Charef Azzeddine1,3, A. Benzetta4, M. Abderrezek5, N. Mokdad1, Benramache Said3
Афіліація

1Laboratoire d’Étude des Matériaux Optoélectronique & Polymères, Physics Department, University Oran1, Ahmed Ben Bella, BP1524 El M’naour, Oran, Algeria

2Technical Platform for Physico-Chemical Analysis (PTAPC), Microstructural and Microanalysis Division, University of Science and Technology (USTHB), BP 32 El-Alia, Bab-Ezzouar, Algiers 16111, Algeria

3Laboratoire de Physique Photonique et Nanomatériaux Multifonctionnels, LPPNM, Biskra University, Biskra 07000 Algeria

4Higher School of Signals (HSS), Po Box 11, Kolea, 42070, Tipaza, Algeria

5Unité de Développement des Equipements Solaires, UDES / Centre de Développement des Energies Renouvelables, CDER, 42415Tipaza, Algérie

Е-mail azzoucharef3@gmail.com
Випуск Том 17, Рік 2025, Номер 3
Дати Одержано 18 березня 2025; у відредагованій формі 20 червня 2025; опубліковано online 27 червня 2025
Цитування K. Mimouni, K. Beladjal, Slimane Latreche, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 17 № 3, 03035 (2025)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.17(3).03035
PACS Number(s) 71.20.Nr
Ключові слова Енергетична заборонена зона (2) , Параметри вигинів, Оптичні властивості (29) , Напівпровідники II-VI групи, Модифікований обмінний потенціал Бекке-Джонсона за Тран-Блахою.
Анотація

У цьому дослідженні було проведено детальне вивчення ширини заборонених зон у напівпровідникових сплавах, зокрема Cd1 – xZnxTe, Cd1 – xZnxSe та Cd1 – xZnxS, всі з яких мають кристалічну структуру цинкової суміші. Для проведення нашого аналізу ми використовували метод лінеаризованої доповненої плоскої хвилі з повним потенціалом (FP-LAPW), застосовуючи як узагальнене градієнтне наближення (GGA), так і наближення локальної густини (LDA) для досягнення точних результатів. Для точного визначення ширини заборонених зон та параметрів вигинання спиралися на модифікований обмінний потенціал Бекке-Джонсона Тран-Блаха (TB-mBJ), відомий своєю ефективністю в розрахунках зонних структур. Результати показали помірно нелінійну залежність значень ширини забороненої зони від складу, з параметрами вигинання, оціненими приблизно як b ≈ 0,49 еВ для Cd1 – xZnxTe, b ≈ 0,68 еВ для Cd1 – xZnxS та b ≈ 0,63 еВ для Cd1 – xZnxSe. Ця спостережувана нелінійність була головним чином пов'язана з ефектами об'ємної деформації, згідно з підходом Цунгера, який пояснює, як структурні спотворення можуть впливати на електронні властивості. Окрім аналізу ширини забороненої зони, досліджені ключові оптичні властивості, включаючи коефіцієнт поглинання, показник заломлення, відбивну здатність, функцію втрат енергії та силу осцилятора. Ці оптичні характеристики пропонують глибше розуміння електронних структур матеріалів та їхньої реакції на світло. Спостерігали збільшення ефективного числа електронів під час фотозбудження зі зростанням концентрації Zn, що вказує на підвищену оптичну активність у цих сплавах. Це дослідження проливає світло як на електронні, так і на оптичні властивості, що робить ці сплави Cd1 – xZnxTe, Cd1 – xZnxS та Cd1 – xZnxS перспективними кандидатами для оптоелектронних застосувань, де точне налаштування ширини забороненої зони та оптичних відгуків є важливим для оптимальної роботи пристрою.

Перелік посилань