نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی ویژگی‌های ساختاری و الکترونی ترکیب‌های AgGaX2(X=Se,S,Te) و CuSbX2(X=Se,S,Te) با استفاده از نظریۀ تابعی چگالی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
حمدا.. صالحی 1
الهام گردانیان 2
روح الله زارع حسن آباد 2
1 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران، اهواز، اهواز, ایران
چکیده
در این مطالعه ویژگی­ های ساختاری از جمله ثابت­ های شبکه، مدول حجمی و الکترونی ترکیب ­های (X=S,Se,Te) AgGaX2 وCuSbX2 (X=S,Se,Te) در حالت انبوه در چارچوب نظریۀ تابعی چگالی و روش موج­ های  تخت بهبود یافتۀ خطی با پتانسیل کامل (FP-LAPW) با استفاده از نرم ­افزار Wien2k محاسبه شده است. هم­چنین برای بررسی ویژگی­های الکترونی این ترکیب­ ها، چگالی حالت­ های کل، ساختار نواری، چگالی حالت ­های جزیی و چگالی ابر الکترونی رسم شده ­اند. نتیجه ­های به دست آمده نشان می­ دهد که هر سه ترکیب نیم ­رسانا دارای گاف مستقیم در نقطۀ Γ می ­باشد. با توجه به چگالی ابر الکترونی و چگونگی توزیع ابر الکترونی در اطراف اتم­ ها، نشان م ی­دهد که پیوند بین ات م­ها در ترکیب­ های(X=S,Se,Te) AgGaX2 وCuSbX2 (X=S,Se,Te) کووالانسی است. هم­چنین با استفاده از منحنی­ های چگالی حالت ­ها، چگونگی هم­پوشانی اربیتال ­ها بیان شده ­اند. از سویی با رسم نمودار ساختار نواری ترکی ب­ها با تقریب­های گوناگون برای انرژی تبادلی ـ همبستگی، میزان و دقت گاف­های نواری ترکیب ­ها مشخص شده است که نتیج ه­های به­ دست آمده با دیگر نتیجه­ های تجربی موجود سازگار می­ باشد.
کلیدواژه‌ها
کلکوپریت
کلکوژنید
ویژگی های ساختاری
ویژگی های الکترونی
نظریة تابعی‌چگالی

موضوعات

[1] Frank H., Theoretical Investigation of the Electronic Energy band Structure of Solids, Reviews of Modern Physics, 30: 102-121 (1958).
[2] Grass G., Rensing C., Solioz M., Metallic Copper as an Antimicrobial Surface, Applied and Environmental Microbiology, 77: 1541-1547 (2011).
[3] Karaagac H., Parlak M., Deposition of AgGaS2 Thin Films by Double Source Thermal Evaporation Technique, J MaterSci : Mater Electron, 22: 1426–1432 (2011).
[4] Bai L., Lin Z., Wang Z., Chen C., Lee M.-H., Mechanism of Linear and Nonlinear Optical Effects of Chalcopyrite AgGaX2 (X=S, Se, and Te) Crystals, Journal of Chemical Physics, 120: 8772-8778  (2004).
[5] Tinoco T., Polian A., It J.P., Moya E., Gonzalez J., Equation of  State and Phase Transitions in AgGaS2 and AgGaSe2, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 56: 481-484 (1995).
[6] Chemla D.S., Kupecek P.J., Silver Thiogall ate, A New Material with Potential for Infrared Devices, Optics Communications, 3: 29-31 (1971).
[7] J.L. Shay, Tell B., Kasper H.M., Schiavone L.M., Electronic Structure of AgInSe2 and CuInSe2, Physical Review B, 7: 4485-4490(1973).
[8] Campe H.v., Growth and Electrical Properties of AgGaS2 Thin Films, Thin Solid Films, 111: 17-35 (1984).
[9] Merschjann C., Mews M., Mete T., Karkatzinou A., Rusu M., Korzun B., Schorr S., Schubert-Bischoff P., Seeger S., Schedel-Niedrig T., Lux-Steiner M., AgGaSe2 Thin Films Grown by Chemical Close-Spaced Vapor Transport for Photovoltaic Applications: Tructural, Compositional and Optical Properties, Journal of Physics: Condensed Matter, 24: 17580-17587 (2012).
[10] Kumar M., Persson C., CuSbS2 and CuBiS2 as Potential Absorber Materials for Thin-Film Solar Cells, Journal of Renewable and Sustainable Energy, 5: 031616 -6 (2013).
[11] Belhadj M., Tadjer A., Abbar B., Bousahla Z., Aourag H., Structural, Electronic and Optical Calculations of Cu(In, Ga)Se2 Ternary Chalcopyrites, Physica Status Solidi (b), 241: 2516-2528 (2004).
[12] Soliman L.I., Aboel A.M., Sammer A El Ghfar, Structural and Electrical Properties of CuSbTe2, CuSbSe2 and CuSbS2 Chalcogenide This Films, Fizika A, 11 (4): 139-152 (2002).
[13] Blaha P., Schwarz K., Madsen G.K.H., Kvasnicka D., Luitz J., An augmented Plane-Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (Vienna University of Technology, Vienna, Austria, 1999).
[14] Langreth D. C., Perdew J. P., Theory of Nonuniform Electronic Systems. I. Analysis of the Gradient Approximation and a Generalization that Works, Physical Review B, 21: 5469 -5493 (1980).
[15] Perdew J.P., Wang Y., Accurate and Simple Analytic Representation of the Electron-Gas Correlation Energy, Physical Review B, 45: 13244-13249  (1992).
[16] Slater J.C., Wave Functions in a Periodic Potential, Physical Review, 51: 846-851  (1937).
[17] Chahed A., Benhelal O., Laksari S., Abbar B., Bouhafs B., Amrane N., First-Principles Calculations of the Structural, Electronic and Optical Properties of AgGaS2 and AgGaSe2, Physica B: Condensed Matter, 367: 142-151 (2005).
[18] Chen S., Gong X.G., Wei S.-H., Band-Structure Anomalies of the Chalcopyrite Semiconductors CuGaX2 Versus AgGaX2 (X=S and Se) and Their Alloys, Physical Review B, 75: 205209-205218 (2007).
[19] Andersen O.K., Linear Methods in Band Theory, Physical Review B, 12: 3060-3083  (1975).
[20] Y. M. Ori, K. Takara, S. Iwamoto, S. Minomur, E. Niwa, K. M. b, High Pressure Structural Study of I-III-VI2 Chalcopyrites, Physica Status Solidi, 198, 427-431  (1996).
[21] Bai L., Lin Z., Wang Z., Chen C., Mechanism of Linear and Nonlinear Optical Effects of Chalcopyrite AgGaX2 (X=S, Se, and Te) Crystals, Journal of Chemical Physics, 120: 27-29 (2004).
[22] Becke A.D., Roussel M. R., Exchange Holes in Inhomogeneous Systems: A Coordinate-Space Model, Physical Review A, 39: 3761-3767 (1989).
[23] Colombara D., Peter L.M., Rogers K.D., Painter J.D., Roncallo S., Formation of CuSbS2 and CuSbSe2 Thin Films via Chalcogenisation of Sb–Cu Metal Precursors, Journal of Thin Solid Films, 519: 7438-7443(2011).
[24] Pauling L., The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals:
An Introduction to Modern Structural Chemistry, Cornell University Press, 18: 301-309 (1960).