Дефекты в h-BN: компьютерное моделирование размерных эффектов
- Авторы: Латыпов Р.М.1, Созыкин С.А.1, Бескачко В.П.1
-
Учреждения:
- Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
- Выпуск: № 1 (2024)
- Страницы: 77–83
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1028-0960/article/view/257061
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096024010115
- EDN: https://elibrary.ru/DIWNAD
- ID: 257061
Цитировать
Аннотация
Методами моделирования из первых принципов исследовано влияние размерных эффектов на свойства монослоя гексагонального нитрида бора (h-BN), содержащего дефекты типа CBVN, NBVN, и OBOBVN. Они потенциально способны генерировать одиночные фотоны в устройствах квантовой оптики и информатики. Под размерными эффектами здесь понимают зависимость свойств изучаемой модели от размеров моделируемого фрагмента 2D структуры при периодических граничных условиях. Физически это означает зависимость свойств монослоя от расстояния между дефектами. Такая зависимость позволяет судить о том, насколько сильно дефекты взаимодействуют друг с другом и взаимодействуют ли вообще. Для технических приложений важны характеристики зонной структуры (ширина запрещенной зоны, спектр и плотность индуцированных дефектом электронных состояний в запрещенной зоне) и атомной структуры дефекта (энергия образования дефектов, геометрия в равновесной конфигурации), формирующие эту зонную картину. В настоящей работе эти свойства изучены в рамках теории функционала электронной плотности c использованием базисов атомноподобных функций (пакет SIESTA) и плоских волн (пакет VASP). Полученные результаты согласуются друг с другом. Установлено, что при расстоянии между дефектами в 10 параметров элементарной ячейки их можно считать невзаимодействующими.
Об авторах
Р. М. Латыпов
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: latypovrm@susu.ru
Лаборатория “Квантовая инженерия света”
Россия, 454080, ЧелябинскС. А. Созыкин
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Email: latypovrm@susu.ru
Кафедра физики наноразмерных систем
Россия, 454080, ЧелябинскВ. П. Бескачко
Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)
Email: latypovrm@susu.ru
Лаборатория “Квантовая инженерия света”
Россия, 454080, ЧелябинскСписок литературы
- Koperski M., Nogajewski, K., Arora A., Cherkez V., Mallet P., Veuillen J.Y., Potemski M. // Nat. Nanotech. 2015. V. 10. № 6. P. 503. https://doi.org./10.1038/nnano.2015.67
- Srivastava A., Sidler M., Allain A.V., Lembke D.S., Kis A., Imamoğlu A. // Nat. Nanotech. 2015. V. 10. № 6. P. 491. https://doi.org./10.1038/nnano.2015.60
- Tran T.T., Bray K., Ford M.J., Toth M., Aharonovich I. // Nat. Nanotech. 2016. V. 11. № 1. P. 37. https://doi.org./10.1038/nnano.2015.242
- Wang G., Chernikov A., Glazov M.M., Heinz T.F., Marie X., Amand T., Urbaszek B. // Rev. Mod. Phys. 2018. V. 90. № 2. P. 021001. https://doi.org./10.1103/RevModPhys.90.021001
- Luo Y., Shepard G.D., Ardelean J.V., Rhodes D.A., Kim B., Barmak K., Strauf S. // Nat. Nanotech. 2018. V. 13. № 12. P. 1137. https://doi.org./10.1038/s41565-018-0275-z
- Flatten L.C., Weng L., Branny A., Johnson S., Dolan P.R., Trichet A.A.P., Smith J.M. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 112. № 19. P. 191105. https://doi.org./10.1063/1.5026779
- White D., Branny A., Chapman R.J., Picard R., Brotons-Gisbert M., Boes A., Gerardot B.D. // Opt. Mat. Exp. 2019. V. 9. № 2. P. 441. https://doi.org./10.1364/OME.9.000441
- Kim S., Duong N.M.H., Nguyen M., Lu, T.J., Kiani- nia M., Mendelson N., Aharonovich I. // Adv. Opt. Mat. V. 7. № 23. P. 1901132. https://doi.org./10.1002/adom.201901132
- Turunen M., Brotons-Gisbert M., Dai Y., Wang Y., Scerri E., Bonato C., Jöns D.K., Sun Z., Gerardot B.D. // Nat. Rev. Phys. 2022. V. 4. № 4. P. 219. https://doi.org./10.1038/s42254-021-00408-0
- Cassabois G., Valvin P., Gil B. // Nat. Photonics. 2016. V. 10. № 4. P. 262. https://doi.org./10.1038/nphoton.2015.277
- Watanabe K., Taniguchi T., Kanda H. // Nat. Mater. 2004. V. 3. № 6. P. 404. https://doi.org./10.1038/nmat1134
- Exarhos A.L., Hopper D.A., Grote R.R., Alkauskas A., Bassett L.C. // ACS Nano. 2017. V. 11. № 3. P. 3328. https://doi.org./10.1021/acsnano.7b00665
- Chejanovsky N., Rezai M., Paolucci F., Kim Y., Rend-ler T., Rouabeh W., Wrachtrup J. // Nano Lett. 2016. V. 16. № 11. P. 7037. https://doi.org./10.1021/acs.nanolett.6b03268
- Jungwirth N.R., Fuchs G.D. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119 № 5. P. 057401. https://doi.org./10.1103/PhysRevLett.119.057401
- Weston L. Wickramaratne D., Mackoit M., Alkaus- kas A., Van de Walle C.G. // Phys. Rev. B. 2018. V. 97. № 21. P. 214104.
- doi: 10.1103/PhysRevB.97.214104
- Abdi M., Chou J.P., Gali A., Plenio M.B. // ACS Phot. 2018. V. 5. № 5. P. 1967. https://doi.org./10.1021/acsphotonics.7b01442
- Jara C., Rauch T., Botti, S., Marques M.A., Norambue-na A., Coto R., Munoz F. // J. Phys. Chem. A. 2021. V. 125. № 6. P. 1325. https://doi.org./10.1021/acs.jpca.0c07339
- Cheng G.D., Zhang Y.G., Yan L., Huang H.F., Huang Q., Song Y.X., Tang Z. // Comput. Mater. Sci. 2017. V. 129. P. 247. https://doi.org./10.1016/j.commatsci.2016.12.032
- Huang P., Grzeszczyk M., Vaklinova K., Watanabe K., Taniguchi T., Novoselov K. S., Koperski M. // Phys. Rev. B. 2022 V. 106. № 1. P. 014107. https://doi.org./10.1103/PhysRevB.106.014107
- Mackoit-Sinkevičienė M., Maciaszek M., Van de Wal-le C.G., Alkauskas A. // Appl. Phys. Lett. 2019. V. 115. № 21. P. 212101. https://doi.org./10.1063/1.5124153
- Ahmadpour Monazam M.R., Ludacka U., Komsa H.P., Kotakoski J. // App. Phys. Lett. 2019. V. 115. № 7. P. 071604. https://doi.org./10.1063/1.5112375
- Tawfik S.A., Ali S., Fronzi M., Kianinia M., Trong T., Stampfl C., Aharonovich I., Toth M., Ford M.J. // Nanoscale. 2017. V. 9. № 36. P. 13575. https://doi.org./10.1039/C7NR04270A
- Philbin J.P., Narang P. // PRX Quantum. 2021. V. 2. № 3. P. 030102. https://doi.org./10.1103/PRXQuantum.2.030102
- Soler J.M., Artacho E., Gale J.D., García A., Junque- ra J., Ordejón P., Sánchez-Portal D. // J. Phys.: Cond. Matter. 2002. V. 14. № 11. P. 2745. https://doi.org./10.1088/0953-8984/14/11/302
- Kresse G., Furthmuller J. // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. № 16. P. 11169. https://doi.org./10.1103/PhysRevB.54.11169
- Sozykin S.A. // Comput. Phys. Commun. 2021. V. 262. P. 107843. https://doi.org./10.1016/j.cpc.2021.107843
- Morales-García Á., Valero R., Illas F. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 34. P. 18862. https://doi.org./10.1021/acs.jpcc.7b07421