بررسی خواص الکترونی و ساختاری ترکیب‌های کلکوپریت، در حالت انبوهه و نانولایه

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در این مقاله ویژگی­های ساختاری و الکترونی ترکیب­های سه تایی AgGaS2 و AgGaSe2 در حالت انبوهه و نانولایه­های آن در جهت [112] با استفاده از نظریۀ تابعی چگالی و امواج تخت بهبود یافتۀ خطی با پتانسیل کامل، تحت برنامۀ Wien2k، مورد بررسی قرار گرفته­اند. محاسبات بادرنظر گرفتن ابرسلول­های اورتورومبیک و شرایط مرزی دوره­ای، میزان خلأ مناسب و کاهش نیروهای کل وارد بر اتم­ها انجام شده­اند. برای بررسی ویژگی­های ساختاری و الکترونی در هردو حالت انبوهه و نانولایه از تقریب­های مختلف استفاده شده­است. به­منظور بررسی خواص الکترونی، چگالی حالت­های کل و چگالی ابر الکترونی برای حالت انبوهه و نانولایه­ها رسم شده اند. هر دو ساختار در حالت انبوهه و نانولایه­ها دارای گاف در نقطۀ Γ هستند که با تجربه در توافق است. برای بررسی پایداری این ساختارها انرژی همدوسی محاسبه شده است. همچنین نقش پیوندهای آویزان و ضخامت نانولایه­ها در پایداری و میزان گاف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


1. C. A. Arredondo, J. Clavijo, and G. Gordillo, Investigation of AgInS thin films grown by coevaporation, Journal of Physics

167 (2009) 012050.

2. O. Aissaoui, S. Mehdaoui, L. Bechiri, M. Benabdeslem, N. Benslim, A. Amara, L. Mahdjoubi, and G. Nouet, Synthesis and material properties of Cu-III-VI2 chalcopyrite thin films, Journal of Physics 40(2007)5663.

3. H. J. Hou, F. J. Kong, J. W. Yang, L. H. Xie, and S. X. Yang, First-principles study of the structural, optical and thermal properties of AgGaSe2, Physica Scripta 89 (2014) 065703 .

4. M. C. Ohmer, J. T. Goldstein, D. E. Zelmon, A. W. Saxler, S. M. Hegde, J. D. Wolf, P. G. Schunemann, and T. M. Pollakc, Infrared properties of AgGaTe 2 , a nonlinear optical chalcopyrite semiconductor, Journal of Applied Physics 86(1999)94.

5. H. Salehi, and E. Gordanian, Ab initio study of structural, electronic and optical properties of ternary chalcopyrite semiconductors, Materials Science in Semiconductor Processing 47(2016) 51.

6. H. Karaagac, and M. Parlak, Deposition of AgGaS2 thin films by double source thermal evaporation technique, J Mater Sci: Mater Electron 22 (2011) 1426–1432.

7. Y S Murthy, B S Naidu and P J Reddy, Optical absorption of single phase AgGaSe2 thin films, Vacuum,41 (1990)1448-1450.

8. P. Hohenberg, and W. Kohn, Inhomogeneous Electron Gas, Physical Review 136 (1964) B864.

9. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, D. Kvasnicka, and J. Luitz, An Augmented Plane-Wave Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties, in Vienna University of Technology (Vienna University of Technology, Vienna, Astria, 1999).

10. D. C. Langreth, and J. P. Perdew, Theory of nonuniform electronic systems. I. Analysis of the gradient approximation and a generalization that works, Physical Review B 21 (1980) 5469.

11. J. P. Perdew, and Y. Wang Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy physical Review B 45 (1992) 13244.

12. P. Dufek, P. Blaha, and K. Schwarz, Application of Engel Vosko's generalized gradient approximation in solids Physical Review B 50(1994) 7279.

13. F. Tran, and P. Blaha, "Accurate Band Gaps of Semiconductors and Insulators with a Semilocal Exchange-Correlation Potential" physical Review letters 102(2009) 226401.

14.http://jp-inerals.org/vesta/en/download.html

15. S. Chen, X. Gong, and S.-H. Wei, Band-structure anomalies of the chalcopyritesemiconductors CuGaX2 versus AgGaX2 (X=S ans Se) and their alloys, Physical Review B 75(2007) 205209.

16. A. Chahed, O. Benhelal, S. Laksari, B. Abbar, B. Bouhafs, and N. Amrane, "First-principles calculations of the structural, electronic and optical properties of AgGaS2 andAgGaSe 2" Physica B 367 (2005) 435.

17. ا. گردانیان، "بررسی خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی بلور و نانوسیمهای نازک ایندیوم آرسناید در دو فاز زینک بلند و ورتسایت با استفاده از نظریه تابعی چگالی،" رساله کارشناسی ارشد، اصفهان دانشگاه اصفهان (تابستان1390).

18. E. Gordanian, S. Jalali-Asadabadi, IftikharAhmad, S. Rahimi, and M. Yazdani-Kacoei, Effect of dangling bonds and diameter on the electronic and optical roperties of InAs nanowires, RSC Advances 5 (2015) 23320.