Теоретична оцінка оптичних, вібраційних та структурних властивостей чотирикомпонентного сплаву з елементів II та VI груп Zn0,5Cd0,5SySe1–y
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe68.3.184Ключові слова:
чотирикомпонентнi сплави з елементiв II та VI груп, метод емпiричного псевдопотенцiалу, коефiцiєнти пружностiАнотація
Зроблено теоретичну оцiнку оптичних, вiбрацiйних та структурних властивостей чотирикомпонентного напiвпровiдникового сплаву з елементiв II та VI груп Zn0.5Cd0.5SySe1−y для 0 < y < 1, всього для 10 варiантiв композицiй. Розраховано показник заломлення, коефiцiєнти пружностi, об’ємний модуль пружностi та частоти коливань з використанням вихiдних параметрiв методу емпiричного псевдопотенцiалу. Знайдено щiлини енергетичного спектра i змодельовано ефекти сплавлення у модифiкованому наближеннi вiртуального кристала. Розраховано статичний показник заломлення, дiелектричнi константи у статичному випадку та для високих частот, обчислено частоти оптичних фононiв, коефiцiєнти пружностi, об’ємний модуль пружностi та енергiю когезiї для 10 композицiй сплаву. Результати порiвнюються з iншими теоретичними i експериментальними даними.
Посилання
S. Adachi. Properties of Semiconductor alloys Group IV, III-V and II-VI Semiconductors (John Wiley & Sons, 2009) [ISBN:9780470090329].
S. Ikhmayies. Introduction to II-VI Compounds. In Advances in the II-VI Compounds Suitable for Solar Cell Applications Edited by S. Ikhmayies (Research Signpost, 2002) [ISBN: 978-81-308-0533-7].
K. Kishino I. Nomura. II-VI semiconductors on InP for green-yellow emitters. IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics 8, 773 (2002).
https://doi.org/10.1109/JSTQE.2002.801680
R.L. Gunshor, A.V. Nurmikko. II-VI Blue/Green Light Emitters: Device Physics and Epitaxial Growth: Semiconductors and Semimetals (Academic Press, 1997) [ISBN: 978-0124014503].
P. Roblin, H. Rohdin. High-Speed Heterostructure Devices. (Cambridge University Press, 2002) [ISBN: 9780511754593].
https://doi.org/10.1017/CBO9780511754593
C.-H. Moon, S.-H Wei, Y.Z. Zhu, G.D. Chen. Bandgap bowing coefficients in large size-mismatched II-VI alloys: first-principles calculations. Phys. Rev. B 74, 233202 (2006).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.233202
M.C. Tamargo. II-VI Semiconductor Materials and Their Applications (Optoelectronic Properties of Semiconductors and Superlattice (Taylor and Francis, 2002) [ISBN: 9781560329145].
K. Godo, M.W. Cho, J. H. Chang, Y. Yamazaki, T. Yao, M.Y. Shen, T. Goto. Composition dependence of the energy gap of Zn1−x−y
MgxBey Se quaternary alloys nearly lattice matched to GaAs. Appl. Phys. Lett. 79, 4168 (2001).
https://doi.org/10.1063/1.1424064
H. Okuyama, Y. Kishita, A. Ishibashi. Quaternary alloy Zn1−xMgxSy Se1−y . Phys. Rev. B 57, 2257 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.2257
W.O. Charles, Y. Yao, K.J. Franz, Q. Zhang, A. Shen, C. Gmachl, M.C. Tamargo. Growth of ZnxCd(1−x)Se/ZnxCdyMg(1−x−y)Se-InP quantum cascade structures for emission in the 3-5 μm range. J. Vac. Sci. Technol. B 28, C3G24 (2010).
https://doi.org/10.1116/1.3276438
Y.D. Kim, M.V. Klein, S.F. Ren, Y.C. Chang, H. Luo, N. Samarth, J.K. Furdyna. Optical properties of zincblende CdSe and ZnxCd1−xSe films grown on GaAs. Phys. Rev. B 49, 7262 (1994).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.7262
R. Venugopal, P.-I Lin, Y.-T. Chen. Photoluminescence and Raman scattering from catalytically grown ZnxCd1−xSe alloy nanowires. J. Phys. Chem. B 110, 11691 (2006).
https://doi.org/10.1021/jp056892c
A. Pan, H. Yang, R. Yu, B. Zou. Fabrication and photoluminescence of high-quality ternary CdSSe nanowires and nanoribbons. Nanotechnology 17, 1083 (2006).
https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/4/040
T.M. Razykov, S.Zh. Karazhanov, A.Yu. Leiderman, N.F. Khusainova, K. Kouchkarov. Effect of the grain boundaries on the conductivity and current transport in II-VI films. Solar Energy Materials & Solar Cells 90, 2255 (2006).
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2006.02.025
S. Fujita, S. Hayashi, M. Funato, T. Yoshie, S. Fujita. Properties of Zn1−xCdxS ternary and Zn1−xCdxS1−ySey quaternary thin films on GaAs grown by OMVPE. J. Cryst. Growth 107, 674 (1991).
https://doi.org/10.1016/0022-0248(91)90540-L
Y. Feng, K.L. Teo, M.F. Li, H.C. Poon, C.K. Ong, J.B. Xia. Empirical pseudopotential band-structure calculation for Zn1−xCdxSySe1−y quaternary alloy. J. Appl. Phys. 74, 3948 (1993).
https://doi.org/10.1063/1.354462
M.L. Cohen, J.R. Chelikowsky. Electronic Structure and Optical Properties of Semiconductors (Springer-Verlag, 1988) [ISBN: 9783540513919].
https://doi.org/10.1007/978-3-642-97080-1
A. Bechiri, F. Benmakhlouf, N. Bouarissa. Band structure of II-V ternary semiconductor alloys beyond the VCA. Mat. Chem. Phys. 77, 507 (2002).
https://doi.org/10.1016/S0254-0584(02)00124-4
M.L. Cohen. The theory of real materials. Annu. Rev. Mater. Sci. 30, 1 (2000).
https://doi.org/10.1146/annurev.matsci.30.1.1
C.B. Swarnkar, R.K. Pandya, U. Paliwal, N.N. Patel, K.B. Joshi. Study of charge density, density of states and electron momentum density of ZnSxSe1−x semiconductor alloy. Chalco. Lett. 6, 137 (2009)
U. Paliwal, R.K. Kothari, K.B. Joshi. Electronic and structural properties of ZnxCd1−xSySe1−y alloys lattice matched to GaAs and InP: An EPM study. Superlatt. Microstruct. 51, 635 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.spmi.2012.02.017
L. Vegard. Die konstitution der mischkristalle und die Raumf¨ullung der atome. Z. Physik. 5, 17 (1921).
https://doi.org/10.1007/BF01349680
P. Vogl. Dynamical effective charges in semiconductors: A pseudopotential approach. J. Phys. C: Solid State Physics 1, 251 (1978).
https://doi.org/10.1088/0022-3719/11/2/011
T.S. Moss. A relationship between the refractive index and the infra-red threshold of sensitivity for photoconductors. Proc. Phys. Soc. London B 63, 167 (1950).
https://doi.org/10.1088/0370-1301/63/3/302
N. Bouarissa, S. Bougouffa, A. Kamli. Energy g6 6aps and optical phonon frequencies in InP1−xSbx. Semicond. Sci. Technol. 20, 265 (2005).
https://doi.org/10.1088/0268-1242/20/3/002
J.M. Baranowski. Bond lengths, force constants and local impurity distortions in semiconductors. J. Phys. C 17, 6287 (1984).
https://doi.org/10.1088/0022-3719/17/35/005
W.A. Harrison. Electronic Structure and the Properties of Solids: The Physics of the Chemical Bond (Dover Publications, 1989) [ISBN: 9780486660219].
M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur. Handbook Series on Semiconductor Parameters. Vol 2 (World Scientific, 1999) [ISBN: 9789810214203].
A.S. Verma, B.K. Sarkar, V.K. Jindal. Cohesive energy of zincblende (AIIIBV and AIIBVI) structured solids. Pramana-J. Phys 74, 851 (2010).
https://doi.org/10.1007/s12043-010-0105-9
S.Yu. Davydov, S.K. Tikhonov. Elastic constants and phonon frequencies of wide-gap semiconductors. Semiconductors 30, 447 (1996).
M.J.S.P. Brasil, M.C. Tamargo, R.E. Nahory, H.L. Gilchrist, R.J. Martin. Zn1−yCdySe1−xTex quaternary wide band-gap alloys: Molecular beam epitaxial growth and optical properties. Appl. Phys. Lett. 59, 1206 (1991).
https://doi.org/10.1063/1.105504
K. Benchikh, H. Abid, M. Benchehima. Electronic and optical properties of ternary alloys ZnxCd1−xS,ZnxCd1−xSe, ZnSxSe1−x, MgxZn1−xSe. Mater. Sci.-Poland 35, 32 (2017).
https://doi.org/10.1515/msp-2017-0005
N. Benosman, N. Amrane, H. Aourag. Calculation of electronic and optical properties of zinc-blende ZnxCd1−xSe. Physica B 275, 316 (2000).
https://doi.org/10.1016/S0921-4526(99)00396-8
H. Algarni, N. Bouarissa, M.A. Khan, O.A. Al-Hagan, T.F. Alhuwaymel. Optical constants and exciton properties of ZnxCd1−xS. Optik 193, 163022 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.163022
N. Korozlu, K. Colakoglu, E. Deligoz, Y.O. Ciftci. The structural, electronic and optical properties of CdxZn1−xSe ternary alloys. Optics Communications 284, 1863 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.optcom.2010.11.032
I. Bziz, El H. Atmani, N. Fazouan, M. Aazi. First-principles calculations of structural, electronic and optical properties of CdTexS1−x and Cd1−xZnxS ternary alloys. Surfaces and Interfaces 24, 101126 (2021).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
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}
