ВПЛИВ ОДНОВІСНОГО ТИСКУ НА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МОНОКРИСТАЛІЧНОГО Tl2S У ДІЛЯНЦІ КРАЮ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ПОГЛИНАННЯ. ІІ. ТЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ

Viktor Belyukh, B. Pavlyk, H. Danylyuk

Анотація


Для аналізу результатів досліджень впливу одновісного тиску на оптичні властивості монокристалічного Tl2S застосована модель формування експоненціального краю фундаментального поглинання (КФП). Це дало змогу дослідити динаміку зміни ширини непрямої забороненої зони, Egi, цієї сполуки і визначити баричний коефіцієнт, який становить dEgi/dp ≈ -1,07∙10-8 еВ/Па (p||c). Ab initio розрахунки енергетичної зонної структури Tl2S для випадків зменшення параметра c елементарної комірки кристала Tl2S на 0,5; 1,5; 5 і 10%, показали, що у межах 5%-ї відносної деформації ε залежність Egi=f(ε)є лінійною. Деформаційний коефіцієнт ширини забороненої зони, визначений для області лінійності залежності Egi=f(ε), становить dEgi/dc ≈ 3,6∙10-2 еВ/Å  (p||c). Одержана із цих розрахунків динаміка зміни деяких зонних параметрів цілком відповідає динаміці зміни цих величин, яка одержана із теоретичного аналізу оптичних спектрів поглинання деформованого кристала Tl2S. Такий взаємодоповнюючий аналіз результатів досліджень впливу одновісного тиску на властивості монокристалічного Tl2S довів застосовність фізичного механізму формування експоненціального КФП у непрямозонних напівпровідниках для дослідження оптичних властивостей таких матеріалів. Одночасно підтверджений висновок про те, що експоненціальна форма КФП у кристалічному Tl2S не спричинена особливостями взаємодії між шарами у цьому шаруватому напівпровіднику, а зумовлена енергетичною зонною структурою кристала Tl2S.

Ключові слова: край фундаментального поглинання, правило Урбаха, непрямозонні напівпровідники, сульфід (І) талію Tl2S, одновісний тиск.


Повний текст:

PDF

Посилання


Белюх В., Павлик Б., Данилюк Г. Вплив одновісного тиску на оптичні властивості монокристалічного Tl2S у ділянці краю фундаментального поглинання. І. Експеримент // Електроніка та інформаційні технології. – 2020. – Випуск 13. – С. 126–136.

Belyukh V.M., Danylyuk А.D., Glukhov К.Е., Stakhira I.M. Optical Properties and Band Structure of a Layered Tl2S Crystal // Physics of the Solid State. – 2013. – V. 55, № 11. – P. 2317–2323.

Белюх В., Павлик Б., Данилюк Г. Можливий фізичний механізм формування експоненціального краю фундаментального поглинання у непрямозонних напівпровідниках // Електроніка та інформаційні технології. – 2019. – Випуск 12. – С. 133–145.

Уханов Ю. И. Оптические свойства полупроводников. – М.: Наука, 1977. – 366 с.

Беленький Г. Л., Салаев Э. Ю., Сулейманов Р. А. Деформационные явления в слоистых кристаллах // Успехи физических наук. – 1988. – Т. 115, № 1. – C. 89–127.

Логвиненко А. А., Спитковский И. М., Стахира И. М. Особенности взаимодействия атомов в слоистых кристаллах // Физика твердого тела. – 1974. – № 9. – C. 2743–2745.

Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas // Phys. Rev. B. – 1964. – Vol. 136, № 3. – P. 864–871.

Kohn W., Sham L. J. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects // Phys. Rev. A. – 1965. – Vol. 140, № 4. – P. 1133–1138.

Gonze X., Beuken J. M., Caracas R. et al. First-principles computation of material properties: the ABINIT software project // Computational Materials Science B. – 2002. – Vol. 25, № 3. – P. 478–492.

Payne M. C., Teter M. P., Allan D. C. et al. Iterative minimization techniques for ab initio total-energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients // Reviews of Modern Physics. – 1992. – Vol. 64, № 4. – P. 1045–1097.

Chia X., Ambrosi A., Sofer Z. et al. Anti-MoS2 Nanostructures: Tl2S and Its Electrochemical and Electronic Properties // ACS Nano – 2016. – Vol. 10, № 1. – P. 112(A)–123(L).

Song N., Wang Y., Yu W. et al. Electronic, magnetic properties of transition metal doped Tl2S: First-principles study // Applied Surface Science. – 2017. – V. 425, № 7. – P. 393–399.

Shen S., Liang Y., Ma Y. et al. Tl2S: Metal-Shrouded Two-Dimensional Semiconductor // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2018. – V. 20, № 21. – P. 14778–14784.

Kresse G., Hafner J. Ab initio molecular dynamics for liquid metals // Phys. Rev. B – 1993. – V. 47, № 1. – P. 558–561.

Kresse G., Hafner J. Ab initio // Phys. Rev. Rev. B. – 1994. – Vol. 49, № 20. – P. 14251–14269.

Kresse G., Furthmuller J. Efficient iterative schemes for ab initio total-energycalculations using a plane-wave basis set // Phys. Rev. B. – 1996. – Vol. 54, № 16. – P. 11169–11186.

Kresse G., Furthmuller J. Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set // Computational Material Science. – 1996. – Vol. 6, № 1. – P. 15–50.

Perdew J. P., Wang Y. Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy // Phys. Rev. B. – 1992. – Vol. 45, № 23. – P. 13244–13249.

Perdew J. P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Physical Review Letters. – 1996. – Vol. 77, № 18. – P. 3865–3868.

Rybkovskiy D. V., Vorobyev I. V., Osadchy A. V. et al. Ab Initio Electronic Band Structure Calculation of Two-Dimensional Nanoparticles of Gallium Selenide // Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. – 2012. –V. 7, № 1. – P. 65–67.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.14.6

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.