Электронная структура тонких пленок диоксида олова
- Авторы: Манякин М.Д.1, Курганский С.И.1
-
Учреждения:
- Воронежский государственный университет
- Выпуск: № 8 (2023)
- Страницы: 89-97
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/137802
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023080101
- EDN: https://elibrary.ru/OAWJAQ
- ID: 137802
Цитировать
Аннотация
Методом линеаризованных присоединенных плоских волн в рамках теории функционала плотности в приближении обобщенного градиента проведено моделирование электронной структуры нанопленок диоксида олова (001) в широком диапазоне толщин. Рассчитаны спектры полной и локальных парциальных плотностей электронных состояний, характеризующих электронное строение атомов, распложенных в различных слоях рассматриваемых пленок. Показано, что влияние поверхности приводит к возникновению энергетических особенностей плотности состояний, локализованных в запрещенной зоне. Предложена модель, описывающая послойную трансформацию электронной структуры при переходе от поверхности к объему кристалла SnO2. В качестве модельного объекта рассмотрена пленка SnO2(001) толщиной в 8 элементарных ячеек. Обнаружено, что поверхностные электронные состояния, возникающие в запрещенной зоне в пленках SnO2(001), пространственно сильно локализованы – их плотность спадает практически до нуля уже к третьему от поверхности атомному слою. Рассмотрена применимость совместного использования метода слоистой сверхрешетки и метода остовной дырки для моделирования спектров поглощения рентгеновского излучения в нанопленках. Установлено, что при расчете спектров вблизи края поглощения рентгеновского излучения для атомов в поверхностном слое нанопленок SnO2 влияние, оказываемое поверхностью, значительно больше влияния, оказываемого остовной дыркой. Поэтому при расчете спектров для атомов в поверхностном слое нанопленок в первом приближении остовной дыркой можно пренебречь.
Об авторах
М. Д. Манякин
Воронежский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: manyakin@phys.vsu.ru
Россия, 394018, Воронеж
С. И. Курганский
Воронежский государственный университет
Email: manyakin@phys.vsu.ru
Россия, 394018, Воронеж
Список литературы
- Orlandi M.O. Tin Oxide Materials Synthesis, Properties, and Applications. Elsevier Inc., 2020. 628 p.
- Nascimento E.P., Firmino H.C.T., Neves G.A., Menezes R.R. // Ceram. Int. 2022. V. 48. Iss. 6. P. 7405. http://doi.org./10.1016/j.ceramint.2021.12.123
- Dalapati G.K., Sharma H., Guchhait A., Chakrabarty N., Bamola P., Liu Q., Saianand G., Krishna A.M.S., Mukhopadhyay S., Dey A., Wong T.K.S., Zhuk S., Ghosh S., Chakrabortty S., Mahata C., Biring S., Kumar A., Ribeiro C.S., Ramakrishna S., Chakraborty A.K., Krishnamurthy S., Sonar P., Sharma M. // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9. Iss. 31. P. 16621. http://doi.org./10.1039/D1TA01291F
- Nwanna E.C., Imoisili P.E., Jen T.-C. // J. King Saud University – Sci. 2022. V. 34. Iss. 5. P. 102123. http://doi.org./10.1016/j.jksus.2022.102123
- Feng X., Ma J., Yang F., Ji F., Zong F., Luan C., Ma H. // Solid State Comm. 2007. V. 144. Iss. 7–8. P. 269. http://doi.org./10.1016/j.ssc.2007.07.028
- Luan C., Ma J., Yu X., Zhu Z., Mi W., Lv Y. // Vacuum. 2012. V. 86. Iss. 9. P. 1333. http://doi.org./10.1016/j.vacuum.2011.12.009
- Godin T.J., LaFemina J.P. // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. Iss. 11. P. 6518. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.47.6518
- Maki-Jaskari M.A., Rantala T.T. // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. Iss. 24. P. 245428. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.65.245428
- Duan Y. // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. Iss. 4. P. 045332. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.77.045332
- Floriano E.A., de Andrade Scalvi L.V., Sambrano J.R., Geraldo V. // Mater. Res. 2010. V. 13. № 4. P. 437. http://doi.org./10.1590/S1516-14392010000400004
- Mounkachi O., Salmani E., Lakhal M., Ez-Zahraouy H., Hamedoun M., Benaissa M., Kara A., Ennaoui A., Benyoussef A. // Solar Energy Mater. Solar Cells. 2016. V. 148. P. 34. http://doi.org./10.1016/j.solmat.2015.09.062
- Wang M., Feng T., Ren J., Gao L., Li H., Hao Z., Yue Y., Zhou T., Hou D. // J. Phys. Chem. Solids. 2022. V. 163. P. 110586. http://doi.org./10.1016/j.jpcs.2022.110586
- Dos Santos S.B.O., Boratto M.H., Ramos Jr. R.A., Scalvi L.V.A. // Mater. Chem. Phys. 2022. V. 278. P. 125571. http://doi.org./10.1016/j.matchemphys.2021.125571
- Кристаллографическая и кристаллохимическая База данных для минералов и их структурных аналогов. (2022) Институт экспериментальной минералогии РАН. http://database.iem.ac.ru/mincryst/. Дата посещения 15.12.2022
- Бекенев В.Л., Зубкова С.М. // ФТП. 2017. Т. 51. Вып. 1. С. 26. http://doi.org./10.21883/FTP.2017.01.43991.8226
- Манякин М.Д., Курганский С.И., Дубровский О.И., Лихачев Е.Р. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2017. Т. 19. № 4. С. 542. http://doi.org./10.17308/kcmf.2017.19/235
- Chen J.G. // Surf. Sci. Rep. 1997. V. 30. Iss. 1–3. P. 1. http://doi.org./10.1016/S0167-5729(97)00011-3
- Hebert C., Luitz J., Schattschneider P. // Micron. 2003. V. 34. Iss. 3–5. P. 219. http://doi.org./10.1016/s0968-4328(03)00030-1
- Mizoguchi T., Tanaka I., Yoshioka S., Kunisu M., Yamamoto T., Ching W.Y. // Phys. Rev. B. 2004. V. 70. Iss. 4. P. 045103. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.70.045103
- Курганский С.И., Манякин М.Д., Дубровский О.И., Чувенкова О.А., Турищев С.Ю., Домашевская Э.П. // ФТТ. 2014. Т. 56. № 9. С. 1690. http://doi.org./10.1134/S1063783414090170
- Manyakin M.D., Kurganskii S.I., Dubrovskii O.I., Chuvenkova O.A., Domashevskaya E.P., Ryabtsev S.V., Ovsyannikov R., Parinova E.V., Sivakov V., Turishchev S.Yu. // Mater. Sci. Semicond. Proc. 2019. V. 99. P. 28. http://doi.org./10.1016/j.mssp.2019.04.006
- Blaha P., Schwarz K., Tran F., Laskowski R., Madsen G.K.H., Marks L.D. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 074101. http://doi.org./10.1063/1.5143061
- Perdew J.P., Yue W. // Phys. Rev. B. 1986. V. 33. Iss. 12. P. 8800. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.33.8800
- Tang P., Ren S., Zhang J., Wua L., Li W., Li B., Zeng G., Wang W., Liu C., Feng L. // Mater. Sci. Semicond. Proc. 2020. V. 113. P. 105020. http://doi.org./10.1016/j.mssp.2020.105020
- Manyakin M.D., Kurganskii S.I. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1658. P. 012032. http://doi.org./10.1088/1742-6596/1658/1/012032
- Wen Z., Tian-mo L., Xiao-fei L. // Physica B: Cond. Matter. 2010. V. 405. P. 3458. http://doi.org./10.1016/j.physb.2010.05.023
- Kufner S., Schleife A., Hoffling B., Bechstedt F. // Phys. Rev. B. 2012. V. 86. P. 075320. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.86.075320
- Rachut K., Körber C., Brötz J., Klein A. // Phys. Status Solidi A. 2014. V. 211. Iss. 9. P. 1997. http://doi.org./10.1002/pssa.201330367
- Akgul F.A., Gumus C., Er A.O., Farha A.H., Akgul G., Ufuktepe Y., Liu Z. // J. Alloys Compd. 2013. V. 579. P. 50. http://doi.org./10.1016/j.jallcom.2013.05.057
- Sanjines R., Coluzza C., Rosenfeld D., Gozzo F., Almeras Ph., Levy F., Margaritondo G. // J. Appl. Phys. 1993. V. 73. Iss. 8. P. 3997. http://doi.org./10.1063/1.352865
- Nagasawa Y., Choso T., Karasuda T., Shimomura S., Ouyang F., Tabata K., Yamaguchi Y. // Surf. Sci. 1999. V. 433–435. P. 226. http://doi.org./10.1016/S0039-6028(99)00044-8