Прояв точкових дефектiв в електроннiй структурi кристалiв Hg3Te2Cl2
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe61.10.0901Ключові слова:
band structure, point defects, gap, absorption edge, optical transitionsАнотація
Представлено результати розрахункiв в рамках теорiї функцiонала густини для дослiдження впливу точкових дефектiв на електронну структуру кристалiв Hg3Te2Cl2 з використанням моделi суперкомiрки [2×2×1]. Вперше проведено ab initio розрахунки для бездефектних та дефектних кристалiв Hg3Te2Cl2 в наближеннi локальної густини, використовуючи квантово-хiмiчний програмний пакет SIESTA. Дослiджуваний кристал є непрямозонним напiвпровiдником. Згiдно з аналiзом отриманих даних, величини непрямого та прямого переходiв становлять 2,628 еВ та 2,714 еВ вiдповiдно. Вплив дефектiв вакансiй на провiднi та оптичнi властивостi кристалiв Hg3Te2Cl2 обговорюється в деталях. Дефектнi стани вакансiй телуру та хлору створюють додатковi енергетичнi рiвнi нижче дна зони провiдностi. Результати дослiдження показують, що тiльки вакансiї телуру створюють додатковi енергетичнi рiвнi в околi вершини валентної зони. Встановлено, що присутнiсть точкових дефектiв в кристалах Hg3Te2Cl2 змiнює напрямок оптичних переходiв i тому дефектний кристал є прямозонним напiвпровiдником. Одержано задовiльне узгодження з експериментальними даними.
Посилання
O.V. Bokotey, Investigation of gyrotropic properties for Hg3Te2Cl2 (X = Se, Te) crystals, J. Alloys Compd. 678, 444 (2016) [DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.04.018].
O.V. Bokotey, Theoretical calculations of refractive properties for Hg3Te2Cl2 crystals, Nanoscale Res. Lett. 11, 251 (2016) [DOI: 10.1186/s11671-016-1476-8].
O.V. Bokotey, K.E. Glukhov, I.I. Nebola, and A.A. Bokotey, First-principles calculations of phonons and Raman spectra in the Hg3Te2Cl2 crystals, J. Alloys Compd. 669, 161 (2016) [DOI: 10.1016/ j.jallcom. 2016.02.005].
O.V. Bokotey, I.P. Studenyak, I.I. Nebola, and Yu.V. Minets, Theoretical study of structural features and optical properties of the Hg3Te2Cl2 polymorphs, J. Alloys Compd. 660, 193 (2016) [DOI: 10.1016/ j.jallcom. 2015.11.086].
R. Nitsche, Crystal growth and optical properties of mercury-telluro-chloride, Hg3Te2Cl2, Mater. Res. Bull. 7, 679 (1972) [DOI: http: 10.1016/0025-5408(72) 90056-6].
Yu.V. Voroshilov, Z.P. Hadmashi, and V.O. Hudolii, Production and natural optical activity of mercury chalcogenhalogenides, Neorg. Mater. 17, 2022 (1981).
O.V. Bokotey, Refractive index behavior of mercury chalcogenhalogenides Hg3Te2Cl2, in Proceedings of Ukrainian-German Symposium on Physics and Chemistry of Nanostructures and on Nanobiotechnology, Kyiv, Ukraine, September 21–25, 2015, p. 140.
P. Hohenberg and W. Kohn, Inhomogeneous electron gas, Phys. Rev. B 136, 864 (1964) [DOI: 10.1103/PhysRev.136.B864].
W. Kohn and L.J. Sham, Self-consistent equations including exchange and correlation effects, Phys. Rev. 140, A1133 (1965) [DOI: 10.1103/PhysRev.140.A1133].
D.M. Ceperley and B.J. Alder, Ground state of the electron gas by a stochastic method, Phys. Rev. Lett. 45, 566 (1980) [DOI: 10.1103/PhysRevLett.45.566].
J.P. Perdew and A. Zunger, Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems, Phys. Rev. B. 23, 5048 (1981) [DOI: 10.1103/PhysRevB.23.5048].
J.M. Soler, E. Artacho, J.D. Gale, A. Garc´ıa, J. Junquera, P. Ordej´on, and D. S´anchez-Portal, The SIESTA method for ab initio order-N materials simulation, J. Phys.: Condens. Matter. 14, 11, 2745 (2002), arXiv: condmat/0111138v1[cond-mat.mtrl-sci].
G.B. Bachelet, D.R. Hamann, and M. Schl¨uter, Pseudopotentials that work: From H to Pu, Phys. Rev. B 26, 8, 4199 (1982).
C. Hartwigsen, S. Goedecker, and J. Hutter, Relativistic separable dual-space Gaussian pseudopotentials from H to Rn, Phys. Rev. B 58, 7, 3641 (1998) [DOI: 10.1103/PhysRevB.58.3641].
Z.P. Hadmashi and L.M. Suslikov, Absorption edge of Hg3Te2Cl2 crystals, Fiz. Tverd. Tela 26, 2, 592 (1984).
O.V. Bokotey, V.V. Vakulchak, and I.I. Nebola, Electronic structure of mercury chalcogenhalogenides Hg3Te2Cl2, in Proceedings of Ukrainian-German Symposium on Physics and Chemistry of Nanostructures and on Nanobiotechnology, Kyiv, Ukraine, September 21–25, 2015, p. 139.
O.V. Bokotey, V.V. Vakulchak, and I.I. Nebola, Influence of defects on the band structure of Hg3X2Y2 (X = S, Se, Te; Y = F, Cl, Br, I) crystals, in Proceedings of the XXth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Lviv, Ukraine, September 12–15, 2015, p. 69.
O.V. Bokotey, V.V. Vakulchak, I.I. Nebola, and A.A. Bokotey, Band structure and optical transitions in the Hg3Te2Cl2 crystals, J. Phys. Chem. Sol. 99, 153 (2016) [DOI: 10.1016/j.jpcs.2016.08.016].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
