Электронное строение Cd-замещенных кремниевых клатратов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлены результаты теоретического исследования электронного строения ряда Cd-замещенных клатратов на основе кремния. Расчет проводился методом линеаризованных присоединенных плоских волн. В результате расчета была получена зонная структура, полные и парциальные плотности электронных состояний. Проведен анализ влияния количества замещающих атомом кадмия и их кристаллографической позиции в элементарной ячейке на электронно-энергетический спектр клатратов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Н. А. Борщ

Воронежский государственный технический университет

Author for correspondence.
Email: n.a.borshch@ya.ru
Russian Federation, 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

Н. С. Переславцева

Воронежский государственный технический университет

Email: n.a.borshch@ya.ru
Russian Federation, 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

В. Р. Радина

Воронежский государственный университет

Email: n.a.borshch@ya.ru
Russian Federation, 394018 Воронеж, Университетская пл., 1

С. И. Курганский

Воронежский государственный университет

Email: n.a.borshch@ya.ru
Russian Federation, 394018 Воронеж, Университетская пл., 1

References

  1. Slack G.A. Design Concepts for Improved Thermoelectric Materials // MRS Proc. 1997. V. 478. P. 47–54. https://doi.org/10.1557/PROC-478-47
  2. Kasper J. S., Hagenmuller P., Pouchard M., Cros C. Clathrate Structure of Silicon Na8Si46 and NaxSi136 (x < 11) // Science. 1965. V. 150. P. 1713–1716. https://doi.org/10.1126/science.150.3704.1713
  3. Guloy A., Ramlau R., Tang Z., Schnelle M., Baitinger M., Grin Y. A Guest-Free Germanium Clathrate // Nature. 2006. V. 443. P. 320–323. https://doi.org/10.1038/nature05145
  4. Myles C. W., Dong J., Sankey O. F. Structural and Electronic Properties of Tin Clathrate Materials // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 165202–165212. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.165202
  5. Shimizu F., Maniwa Y., Kume K., Kawaji K., Yamanaka S., Ishikawa M. NMR Study in the Superconducting Silicon Clathrate Compound NaxBaySi46 // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. P. 13242–13246. https://doi.org/10.1103/physrevb.54.13242
  6. Tse J. S., Desgreniers S., Zhi-qiang L., Ferguson M. R., Kawazoe Y. Structural Stability and Phase Transitions in K8Si46 Clathrate under High Pressure // Phys. Rev. B. 2002. V. 89. P. 195507–195510. https://doi.org/10.1103/physrevlett.89.195507
  7. Fukuoka H., Kiyoto J., Yamanaka S. Superconductivity and Crystal Structure of the Solid Solutions of Ba8-δSi46-δGex (0 ≤ ≤ x ≤ 23) with Type I Clathrate Structure // J. Solid State Chem. 2003. V. 175. P. 237–244. http://dx.doi.org/10.1016/S0022-4596(03)00253-6
  8. Novikov V.V., Matovnikov A.V., Mitroshenkov N.V., Likhanov M.S., Morozov A.V., Shevelkov A.V. Temperature-Dependent Influence of Disorder on the Thermodynamic Properties of Sn20.53.5As20I8, a Vacancy-Driven Superstructure of the Type-I Clathrate // Philos. Mag. 2021. V. 101. № 19. P. 2092–2107. https://doi.org/10.1080/14786435.2021.1953177
  9. Kawasaki K., Kishimoto K., Asada H., Akai K. Synthesis and Some Properties of Ba24−x(Ga,Sn)136 (x~4) Type-II Clathrates // J. Solid State Chem. 2020. V. 290. P. 121540–121547. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121540
  10. Barkalov O.I., Kuzovnikov M.A., Sholin I.A., Orlov N.S. Transformations of Silicon Clathrate Si136 Under High Hydrogen Pressure up to 11 GPa // Solid State Commun. 2021. V. 340. P. 114492–114498. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2021.114492
  11. Gunatilleke W. D. C. B., Wong-Ng W., Zavalij P.Y., Zhang M., Chen Y.-S., Nolas G.S. Revealing Uncommon Transport in the Previously Unascertained Very Low Cation Clathrate-I Eu2Ga11Sn35 // Cryst. Eng. Common. 2023. V. 25. P. 48–52. https://doi.org/10.1039/D2CE01026G
  12. Ghosh K., Ovchinnikov A., Baitinger M., Krnel M., Burkhardt U., Grin Y., Bobev S. Lithium Metal Atoms Fill Vacancies in the Germanium Network of a Type-I Clathrate: Synthesis and Structural Characterization of Ba8Li5Ge41 // Dalton Trans. 2023. V. 52. P. 10310–10322. https://doi.org/10.1039/D3DT01168B
  13. Christensen M., Johnsen S., Iversen B. B. Thermoelectric Clathrates of Type I // Dalton Trans. 2010. V. 39. P. 978–992. https://doi.org/10.1039/B916400F
  14. Wang L.-H., Chang L.-S. Thermoelectric Properties of p-Type Ba8Ga16Ge30 Type-I Clathrate Compounds Prepared by the Vertical Bridgman Method // J. Alloys Compd. 2017. V. 722, P. 644–650. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.110
  15. Koga, K., Suzuki, K., Fukamoto, M., Anno H., Tanaka T., Yamamoto S. Electronic Structure and Thermoelectric Properties of Si-Based Clathrate Compounds // J. Electron. Mater. 2009. V. 38. P. 1427–1432. https://doi.org/10.1007/s11664-009-0730-6
  16. Nasir N., Grytsiv A., Melnychenko-Koblyuk N., Rogl P., Bauer E., Lackner R., Royanian E., Giester G., Saccone A. Clathrates Ba8{Zn,Cd}xSi46−x, x7: Synthesis, Crystal Structure and Thermoelectric Properties // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. № 38. P. 385404–385411. http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/21/38/385404
  17. Koelling D.D., Arbman G.O. Use of Energy Derivative of the Radial Solution in an Augmented Plane Wave Method: Application to Copper // J. Phys. F. 1975. V. 5. P. 2041–2054. https://doi.org/10.1088/0305-4608/5/11/016
  18. Vosko S.N., Wilk L., Nusair M. Accurate Spin-Dependent Electron Liquid Correlation Energies for Local Spin Density Calculations: a Critical Analysis // Can. J. Phys. 1980. V. 58. P. 1200–1211. https://doi.org/10.1139/p80-159
  19. MacDonald A.H., Pickett W.E., Koelling D.D. A Linearised Relativistic Augmented-Plane-Wave Method Utilising Approximate Pure Spin Basis Functions // J. Phys. C. 1980. V. 13. P. 2675–2683. https://doi.org/10.1088/0022-3719/13/14/009
  20. Курганский С. И., Борщ Н. А., Переславцева Н. С., Электронная структура и спектральные характеристики клатратов Si46 и Na8Si46 // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39. № 10. С. 1218–1223.
  21. Борщ Н. А., Переславцева Н. С., Курганский С. И. Электронная структура и спектральные характеристики Zn-замещенных клатратных силицидов // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. № 6. С. 729–739.
  22. Борщ Н. А., Переславцева Н. С., Курганский С. И. Электронно-энергетический спектр в Pd-замещенных клатратных кристаллах на основе кремния // Физика твердого тела. 2012. Т. 54. № 2. С. 241–245.
  23. Борщ Н. А., Курганский С. И. Электронная структура четырехкомпонентных клатратных кристаллов системы Ba-Zn-Si-Ge // Физика и техника полупроводников. 2018. Т. 52. № 3. С. 299–303. https://doi.org/10.21883/FTP.2018.03.45612.8615a

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Zone structure of Cd-substituted silicon clathrates in the vicinity of the Fermi level.

Download (155KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Total and partial densities of electronic states in Ba8Cd6Si40 clathrate.

Download (6KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Total and partial densities of electronic states in Ba8Cd7Si39 clathrate.

Download (14KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Total and partial densities of electronic states in Ba8Cd8Si38 clathrate.

Download (87KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Coordination tetrahedra of clathrate lattice atoms from non-equivalent crystallographic positions and local partial densities of electronic states of cadmium atoms from non-equivalent crystallographic positions in Ba8Cd7Si39 and Ba8Cd8Si38 clathrates.

Download (57KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».