بررسی ویژگی‌های ساختاری، الکترونی و اپتیکی کالکوژنیدهای استرانسیوم با روش شبه‌پتانسیل

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکدۀ علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

در این مطالعه، ویژگی‌های ساختاری، الکترونی و اپتیکی کالکوژنیدهای استرانسیوم با روش شبه‌پتانسیل در چارچوب نظریة تابعی چگالی و کد کوانتوم اسپرسو بررسی شده است. محاسبه­ ها با تقریب‌های LDA، GGA و HSE انجام شد. پارامترهای ساختاری محاسبه شده با داده‌های تجربی و نظری موجود به طورکامل مطابقت دارد. نتیجه­ های  به­ دست­ آمده از ساختار نواری نشان می‌دهد که این ترکیب های در فاز B1 نیم‌رساناهایی با گاف نواری غیرمستقیم هستند. گاف نواری محاسبه شده برای ترکیب­ های در فاز B1 در تقریب‌های LDA و GGA با داده‌های نظری دیگران سازگار است. هم‌چنین گاف نواری در تقریب HSE برای ترکیب­های SrS،SrSe و SrTe به ترتیب 30/4، 86/3 و 96/2 الکترون‌ولت محاسبه شد،  که با داده‌های تجربی مطابقت دارد. ثابت دی‌الکتریک برای ترکیب­ ها SrS، SrSe و SrTe به ترتیب 73/4، 02/5 و 86/5 در تقریب GGA و 27/5، 48/5 و 50/6 در تقریب LDA محاسبه شد و این نتیجه ­ها نیز با داده‌های تجربی و نظری موجود مطابقت دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Pandey R., Sivaraman S., Spectroscopic Properties of Defects in Alkaline-Earth Sulfides, J. Phys. Chem. Solids, 52: 211-225 (1991).
[2] Nakanishi Y., Ito T., Hatanaka Y., Shimaoka G., Preparation and Luminescent Properties of SrSe: Ce Thin Films, Appli. Surf. Sci., 65: 515-519 (1993).
[3] Asano S., Yamashita N., Nakao Y., Luminescence of the Pb2+‐Ion Dimer Center in Cas and Case Phosphors, Phys. Status Solidi (b), 89: 663-673 (1978).
[4] Kaneko Y., Koda T., New Developments in Iia-Vib (Alkaline-Earth Chalcogenide) Binary Semiconductors, J. Cryst. Growth, 86: 72-78 (1988).
[5] Syassen K., Pressure‐Induced Structural Transition in SrS, Phys. Status Solidi (a), 91: 11-15 (1985).
[6] Luo H., Greene R.G., Ruoff A.L., High-Pressure Phase Transformation and the Equation of State of SrSe, Phys. Rev. B, 49: 15341-15343 (1994).
[7] Zimmer H.G., Winzen H., Syassen K., High-Pressure Phase Transitions in CaTe and SrTe, Phys. Rev. B, 32: 4066-4070 (1985).
[8] Syassen K., Ionic Monochalcogenides under Pressure, Phys. B+ C, 139: 277-283 (1986).
[9] Stepanyuk V.S., Szász A., Farberovich O.V., Grigorenko A.A., Kozlov A.V., Mikhailin V.V., An Electronic Band Structure Calculation and the Optical Properties of Alkaline‐Earth Sulphides, Phys.Status Solidi (b), 155: 215-220 (1989).
[10] ShameemBanu I.B., Rajagopalan M., Palanivel B., Kalpana G., Shenbagaraman P., Structural and Electronic Properties of SrS, SrSe, and SrTe under Pressure, J. Low Temp.Phys.,112: 211-226 (1998).
[11] Marinelli F., Dupin H., Lichanot A., Comparison of Elastic Constants and Electronic Structures in the Series of the Alkaline-Earth Selenides: A Quantum Chemical Approach, J. Phys. Chem. Solids, 61: 1707-1715 (2000).
[12] Khenata R., Baltache H., Rérat M., Driz M., Sahnoun M., Bouhafs B., Abbar B., First-Principle Study of Structural, Electronic and Elastic Properties of SrS, SrSe and SrTe under Pressure, Phys. B: Condens. Matter, 339: 208-215 (2003).
[13] Rached D., Rabah M., Benkhettou N., Soudini B., Abid H., Electronic and Structural Properties of Strontium Chalcogenides SrS, SrSe and SrTe, Phys.Status Solidi (b), 241: 2529-2537 (2004).
[14] Dadsetani M., Pourghazi A., Optical Properties of Strontium Monochalcogenides from First Principles, Phys. Rev. B, 73: 195102-7 (2006).
[15] Uğur S., Theoretical Study of the Phonon Properties of SrS, Mater. Sci. Eng.: B, 162: 116-119 (2009).
[16] Souadkia M., Bennecer B., Kalarasse F., Mellouki A., AB Initio Calculation of Vibrational and Thermodynamic Properties of SrX (S, Se, Te) in the B1 (NaCl) and B2 (Cscl) Structures, Comp. Mater. Sci., 50: 1701-1710 (2011).
[17] Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Guido L C., Matteo C., Ismaila D., Andrea D., Stefano G., Stefano F., Guido F., Ralph G., Uwe G., Christos G., Anton K., Michele L., Layla M.S., Nicola M., Francesco M., Riccardo M., Stefano P., Alfredo P., Lorenzo P., Carlo S.,  Sandro S., Gabriele S., Sclauzero P., Ari P.S., S. , Paolo U., Renata  M.W., Quantum Espresso: A Modular and Open-Source Software Project for Quantum Simulations of Materials, J. phys.: Condens. matter, 21: 395502-36 (2009).
[18] Murnaghan F.D., The Compressibility of Media under Extreme Pressures, Proc. Nat. Acad. Sci., 30: 244-247 (1944).
[19] Syassen K., Christensen N.E., Winzen H., Fischer K. Evers J., Optical Response and Band-Structure Calculations of Alkaline-Earth Tellurides under Pressure, Phys. Rev. B, 35: 4052-4059 (1987).
[20] Debnath B., Sarkar U., Debbarma M., Bhattacharjee R. Chattopadhyaya S., Tuning of Electronic Band Gaps and Optoelectronic Properties of Binary Strontium Chalcogenides by Means of Doping of Magnesium Atom (S)-a First Principles Based Theoretical Initiative with mBJ, B3LYP and WC-GGA Functionals, Phys. B: Condens. Matter,530: 53-68 (2018).
[21] Bhattacharjee R., Chattopadhyaya S., Effects of Doping of Calcium Atom(s) on Structural, Electronic and Optical Properties of Binary Strontium Chalcogenides - A Theoretical Investigation Using DFT Based FP-LAPW Methodology, Solid State Sci., 71: 92-110 (2017).
[22] Lines M. E., Bond-orbital theory of linear and Nonlinear Electronic Response in Ionic Crystals. I. Linear Response, Phys. Rev. B, 41: 3372-3382(1990).‏
[23] Salam M. M. A., First Principles Study of Structural, Elastic and Electronic Structural Properties of Strontium Chalcogenides, Chinese J. Phys., 57: 418-434(2019).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار