Вышедшие номера
Ab initio расчеты электронных свойств, частотная дисперсия диэлектрических коэффициентов и край оптического поглощения монокристаллов TlInS2<Sn>
Мустафаева С.Н.1, Асадов М.М.2,3, Гусейнова С.С.1, Гасанов Н.З.1, Лукичев В.Ф.4
1Институт физики Национальной академии наук Азербайджана, Баку, Азербайджан
2Институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Нагиева НАН Азербайджана, Баку, Азербайджан
3Научно-исследовательский институт геотехнологических проблем нефти, газа и химия, Баку, Азербайджан
4Физико-технологический институт им. К.А. Валиева РАН, Москва, Россия
Email: solmust@gmail.com
Поступила в редакцию: 27 февраля 2022 г.
В окончательной редакции: 27 февраля 2022 г.
Принята к печати: 10 марта 2022 г.
Выставление онлайн: 29 марта 2022 г.

Представлены расчеты зонной структуры и плотности состояний для суперъячейки моноклинной сингонии TlInS2 и TlInS2<Sn> в рамках теории функционала плотности (DFT). Для корректного описания ширины запрещенной зоны (Eg) в DFT-расчетах учитывали кулоновское отталкивание, т. е. параметр Хаббарда (U). Показано, что максимум валентной зоны и минимум зоны проводимости TlInS2 расположены в центре (точка ) зоны Бриллюэна, что указывает к прямой энергии запрещенной зоны. Обсуждаются особенности распределения плотности электронных состояний в TlInS2 и TlInS2<Sn>. Синтезированы и затем выращены методом Бриджмена-Стокбаргера монокристаллы TlInS2, легированного 0.1 mol.% оловом (TlInS2<0.1 mol.% Sn>). Изучена частотная дисперсия диэлектрических коэффициентов и проводимости монокристалла TlInS2 и TlInS2<0.1 mol.% Sn> в области частот f=5·104-3.5·107 Hz. Показано, что в TlInS2<Sn> имеют место релаксационные потери. Установлен прыжковый механизм переноса заряда на переменном токе в TlInS2<Sn>. В TlInS2<Sn> оценены параметры локализованных состояний, такие как плотность состояний вблизи уровня Ферми и их энергетический разброс, среднее время и расстояние прыжков, а также концентрация глубоких ловушек. Полученные из спектров оптического поглощения значения Eg для прямых оптических переходов в кристаллах TlInS2 и TlInS2<0.1 mol.% Sn> показывают, что при введении 0.1 mol.% Sn, замещающего атомы индия, величина Eg уменьшается, например, при 150 K от 2.539 (TlInS2) до 2.486 eV (TlInS2<0.1 mol.% Sn>). Из оптических измерений рассчитан средний температурный коэффициент ширины запрещенной зоны d Eg/d T=-7·10-4 eV/K для TlInS2<Sn>. Уменьшение ширины запрещенной зоны у монокристалла TlInS2<Sn> по отношению к TlInS2 составляет 16 meV при 300 K и 53 meV при 150 K. Ключевые слова: суперъячейка, полупроводниковый TlInS2, легирование оловом, моноклинная сингония, теория функционала плотности, электронная структура, монокристаллы, диэлектрические свойства, оптическое поглощение, перенос заряда, параметры локализованных состояний.