Електронні, структурні та оптичні властивості селеніду кадмію (CdSe) у структурі цинкової обманки та в'юрциту, використовуючи теорію функціоналу густини та поправки Хаббарда
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.22.1.16-23Ключові слова:
Сульфід кадмію, DFT, рівноважні сталі гратки, зонна структура, оптичні властивостіАнотація
Структури селеніду кадмію (CdSe) типу цинкової обманки (ZB) та в’юрциту (WZ) визначено, використовуючи теорію функціоналу густини у межах наближення локальної густини (LDA), узагальненого наближення градієнта (GGA), корекції Хаббарда (GGA + U) та наближення гібридного функціоналу (PBE0 або HSE06). Використовуючи псевдопотенціал плоских хвиль із перших принципів отримано релаксаційні положення атомів CdSe у структурі ZB та WZ на основі методу мінімізації загальної енергії та сил за наближенням Геллмана і Фейнмана. Перевірка на збіжність загальної енергії щодо енергії відсікання та k-точки проводили для забезпечення необхідної точності розрахунку. Розраховано константи рівноважних сталих гратки та об'єм елементарної комірки CdSe для обох фазах. Отримане значення порівнюється із експериментальними значеннями. Крім того, ширина забороненої зони CdSe аналізується за допомогою DFT в межах LDA, GGA, DFT + U та PBE0 для наближення невідомого обмінного кореляційного функціоналу. Значення ширини забороненої зони, отримані з використанням LDA та GGA, подекуди недооцінені через їх погану апроксимацію обмінно-кореляційного потенціалу. Цю проблему було покращено за допомогою використання проектора псевдопотенціалу доповненої хвилі в рамках корекції Хаббарда (GGA + U) та гібридного функціонального наближення. Оптичні властивості: виконано дослідження комплексних та дійсних частин діелектричної функції, спектру втрат енергії та коефіцієнту поглинання CdSe як у фазі ZB, так і у фазі WZ.
Посилання
S. Datta, T. Saha-Dasgupta and D. D. Sarma, J. Phys.: Condens.Matter. 20, 445217 (2008) (https://doi.org/10.1088/0953-8984/20/44/445217).
A.L. Efros and M. Rosen, The electronic structure of semiconductor nano crystals, Annu. Rev. Mater. Sci. 30, 475 (2000) (https://doi.org/10.1146/annurev.matsci.30.1.475).
K.R. Murali, V. Swaminathan & D.C. Trivedi, Solar Energy Materials & Solar Cells 81(1), 11 (2004) (https://doi.org/10.1016/j.solmat.2003.08.019).
S.T. Bulbula. & H.W. Zeweldi, Advances in Materials Science and Engineering 2015, 1 (2015) (https://doi.org/10.1155/2015/847693).
A.S. Khomane, P.P. Hankare, Journal of Alloys and Compounds, 489(2), 605 (2010) (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.09.122).
S. Sharma and A.S. Verma, Advanced Materials Research 665, 302 (2013) (https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.665.302).
M.A. Schreuder, K. Xiao, I.N, Ivanov, S.M. Weiss and S.J. Rosenthal, Nano Lett. 10, 573 (2010) (https://doi.org/10.1021/nl903515g).
M.C. Schlamp , X. Peng X and A.P. Alivisatos, J. Appl. Phys. 82, 5837 (1997) (https://doi.org/10.1063/1.366452).
M. Nirmal, B.O. Dabbousi, M.G. Bawendi, J.J. Macklin, J.K. Trautman, T.D. Harris and L.E. Brus, Nature, 383, 802 (1996) (https://doi.org/10.1038/383802a0).
D. Thomas, H.O. Le III, K.C. Santiago, et al., Journal of nanometerials 2020, 1 (2020) (https://doi.org/10.1155/2020/5056875).
L. Qu and X. Peng, J. Am. Chem. Soc. 124(9), 2049 (2002) (https://doi.org/10.1021/ja017002j).
B. Sun, E. Marx and N.C. Greenham, Nano Lett. 3(7), 96 (2003) (https://doi.org/10.1021/nl0342895).
C.E. Hamilton, D.J. Flood and A.R. Barron, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 3930 (2013) (https://doi.org/10.1039/C3CP50435B).
V.A. Fedorov, V.A. Ganshin, & Yu.N. Korkishko, Physica status solidi (a), 28 1 (1991) (https://doi.org/10.1002/pssa.2211260133).
Su-Huai Wei and S.B. Zhang, Phy. Rev. B 62, 6944 (2000) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.6944).
K.O. Magnusson, G. Neuhold, K. Horn and D.A. Evans, Phy. Rev. B 57, 8945 (1998) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.8945).
E. Deligoz, K. Colakoglu and Y. Ciftci, Physica B 373, 124 (2006) (https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.11.099).
D. Singh, A.K. Bandyopadhyay, M. Rajagopalan, P.Ch. Sahu, M. Yousuf and K. Govinda Rajan, Solid state Commun 109(5), 339 (1999) (https://doi.org/10.1016/S0038-1098(98)00552-3).
H. Eschrig, The Fundamentals of Density Functional Theory (Springer Vieweg, 1st edn, 1 (1996). (https://doi.org/10.1007/978-3-322-97620-8).
Li, Bo., Density-Functional Theory and Quantum Chemistry Studies on dry and wet NaCl (001), PhD Thesis, 1 (2008) (http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0010-FB4E-2).
K. Deguchi, Y. Takano, and Y. Mizuguchi, Science and Technology of Advanced materials 13(5), 1 (2012) (https://doi.org/10.1088/1468- 6996/13/5/054303).
A.S.Z. Lahewil, Y. Al-Douri, U. Hashim & N.M. Ahmed, Procedia Engineering 53, 217 (2013) (https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.02.029).
Lev I. Berger, Semiconductor materials, (CRC Press, France 1st edn., Frrance, 1996) (ISBN 0-8493-8912-7) (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865).
P. Giannozzi et al, J. Phys: Condens. Matter. 9(46), 1 (2017) (https://doi.org/10.1088/1361-648X/aa8f79).
P. Giannozzi et al, J. Phys.: Condens. Matter. 21(39) 1 (2009) (https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502).
J.P. Perdew and A. Zunger, Phys. Rev. B 23, 5048 (1981) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.23.5048).
J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhov, Phys. Rev. Lett. 77 3865 (1996). (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865).
S.L. Dudarev, G.A. Dudarev, S.Y. Savrasov, et al., Phys Rev. B, 57(3), 1505 (1998) (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865).
D. Fritch, B.J. Moorgan and A. Walsh, Nanoscale Research Letters 12(19), 1 (2017) (https://doi.org/10.1186/s11671-016-1779-9).
K.F. Garrity, J.W. Bennett, K.M. Rabe, D. Vanderbilt, Computational material science 81, 446 (2014) (http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.2013.08.053).
M. Topsakal, R.M Wentzcovitch, Computational material science, 95, 263 (2014) (http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.2014.07.030).
Monkhorst, Hendrik J., and James D. Pack, Phys. Rev. B, 13(12), 5188 (19762) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.13.5188).
P. Gopal et al, Phys. Rev. B 91, 2452021 (2015) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.245202).
D. Prasadh P.S., B.K. Sarkar, Mechanics, Materials Science & Engineering Journal, Magnolithe, 9 (2017) ISSN 2412-5954 (https://doi.org/10.2412/mmse.32.38.817).
E. Deligoz, K. Colakoglu and Y. Ciftci, Physica B 373 (2006), 124 (2005) (https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.11.099).
O. Zakharov, A. Rubio, & M. L. Cohen, Physical Review B, 51(8) 4926 (1995) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.4926).
O. Madelung, Semiconductors: Data Hand book (Springer, New York, NY, USA, 2004).
K. Capelle, Brazilian Journal of Physics 36(4), 1 (2006) (https://doi.org/10.1590/S0103-97332006000700035).
S. Thirumavalan, K. Mani, and S. Sresh, Chalcogenide Letters 12(5), 237 (2015) (ISSN 1584-8663).
N.A. Noor, et al., Journal of Alloys and Compounds 507, 356 (2010) (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.07.197).
N. Ullah, G. Murtaza, R. Khenata, K.M. Wong & Z.A. Alahmed, A multinational journal 87(6), 571 (2013) (https://doi.org/10.1080/01411594.2014.886110).
J.M. Carcione, F. Cavalline, J. Ba, et al., Rheol Acta, 58, 28, (2019) (https://doi.org/10.1007/s00397-018-1119-3).
C. Janowitz, et al., Phys. Rev. B 50, 2181 (1994) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.2181).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
