Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2023, выпуск 6 » Статья стр. 754
<<<>>>
Оптические свойства ван-дер-ваальсовых гетероструктур на основе 2D-монослоев борофена, нитрида галлия и оксида цинка
DOI: 10.21883/OS.2023.06.55909.115-23
Переводная версия: 10.61011/EOS.2023.06.56658.115-23
Russian Science Foundation , 21-72-00082
Слепченков М.М. 1, Колосов Д.А. 1, Глухова О.Е. 1
1Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
Email: slepchenkovm@mail.ru, kolosovda@bk.ru, glukhovaoe@info.sgu.ru
Поступила в редакцию: 20 декабря 2022 г.
В окончательной редакции: 19 января 2023 г.
Принята к печати: 6 февраля 2023 г.
Выставление онлайн: 19 июля 2023 г.
PDF версия
Рассмотрены две новые атомные модели ван-дер-ваальсовых вертикальных гетероструктур типа металл-полупроводник на основе 2D-монослоя гофрированного борофена с треугольной кристаллической решеткой, обладающего металлической проводимостью, и графеноподобных 2D-монослоев нитрида галлия GaN и оксида цинка ZnO, являющихся полупроводниками. С помощью теории функционала плотности найдены равновесные конфигурации суперячеек гетероструктур борофен/GaN и борофен/ZnO и показана их термодинамическая стабильность при комнатной температуре. В рамках нестационарной теории возмущения первого порядка рассчитаны оптические характеристики - комплексная диэлектрическая проницаемость и коэффициент поглощения - в диапазоне длин волн электромагнитного излучения 0.2-2 μm. Установлено наличие анизотропии оптических свойств гетероструктур борофен/GaN и борофен/ZnO при выборе направлении поляризации света, обусловленной различным проявлением оптических свойств составляющих гетероструктуры монослоев. Обнаружен синергетический эффект от сочетания монослоев борофена и ZnO в составе вертикальной гетероструктуры борофен/ZnO, проявляющийся в виде возрастающего участка характеристик действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости в области инфракрасного излучения для обоих направлений поляризации света. Прогнозируется, что на основе гетероструктур борофен/GaN и борофен/ZnO могут быть созданы детекторы УФ излучения. Ключевые слова: ван-дер-ваальсовы вертикальные гетероструктуры, комплексная диэлектрическая проницаемость, коэффициент поглощения, анизотропия оптических свойств.
  1. A.K. Geim, I.V. Grigorieva. Nature, 499, 419 (2013). DOI: 10.1038/nature12385
  2. K.S. Novoselov, A. Mishchenko, A. Carvalho, A.H. Castro Neto. Science, 353, aac9439 (2016). DOI: 10.1126/science.aac94
  3. J. Yao, G. Yanga. J. Appl. Phys., 131, 161101 (2022). DOI: 10.1063/5.0087503
  4. L. Britnell, R.V. Gorbachev, R. Jalil, B.D. Belle, F. Schedin, A. Mishchenko, T. Georgiou, M.I. Katsnelson, L. Eaves, S.V. Morozov, N.M. Peres, J. Leist, A.K. Geim, K.S. Novoselov, L.A. Ponomarenko. Science, 335, 947 (2012). DOI: 10.1126/science.1218461
  5. C.C. Chen, Z. Li, L. Shi, S.B. Cronin. Nano Res., 8, 666 (2015). DOI: 10.1007/s12274-014-0550-8
  6. C.E. Ekuma, S. Najmaei. ACS Appl. Nano Mater., 3, 7136 (2020). DOI: 10.1021/acsanm.0c01465
  7. W. Choi, N. Choudhary, G.H. Han, J. Park, D. Akinwande, Y.H. Lee. Mater. Today, 20, 116 (2017). DOI: 10.1016/j.mattod.2016.10.002
  8. Z. Kang, Y. Ma, X. Tan, M. Zhu, Z. Zheng, N. Liu, L. Li, Z. Zou, X. Jiang, T. Zhai, Y. Gao. Adv. Electron. Mater., 3, 1700165 (2017). DOI: 10.1002/aelm.201700165
  9. X. Kong, Q. Liu, C. Zhang, Z. Peng, Q. Chen. Chem. Soc. Rev., 46, 2127 (2017). DOI: 10.1039/C6CS00937A
  10. Y. Liu, N.O. Weiss, X. Duan, H.-C. Cheng, Y. Huang, X. Duan. Nat. Rev. Mater., 1, 16042 (2016). DOI: 10.1038/natrevmats.2016.42
  11. X. Zhou, X. Hu, J. Yu, S. Liu, Z. Shu, Q. Zhang, H. Li, Y. Ma, H. Xu, T. Zhai. Adv. Funct. Mater., 28, 1706587 (2018). DOI: 10.1002/adfm.201706587
  12. S. Liang, B. Cheng, X. Cui, F. Miao. Adv. Mater., 32, 1903800 (2019). DOI: 10.1002/adma.201903800
  13. M.Z. Bellus, M. Li, S.D. Lane, F. Ceballos, Q. Cui, X.C. Zeng, H. Zhao. Nanoscale Horiz., 2, 31 (2017). DOI: 10.1039/C6NH00144K
  14. X. Hong, J. Kim, S.-F. Shi, Y. Zhang, C. Jin, Y. Sun, S. Tongay, J. Wu, Y. Zhang, F. Wang. Nature Nanotech., 9, 682 (2014). DOI: 10.1038/nnano.2014.167
  15. K. Zhang, T. Zhang, G. Cheng, T. Li, S. Wang, W. Wei, X. Zhou, W. Yu, Y. Sun, P. Wang, D. Zhang, C. Zeng, X. Wang, W. Hu, H.J. Fan, G. Shen, X. Chen, X. Duan, K. Chang, N. Dai. ACS Nano, 10, 3852 (2016). DOI: 10.1021/acsnano.6b00980
  16. Y. Zou, Y. Zhang, Y. Hu, H. Gu. Sensors, 18, 2072 (2018). DOI: 10.3390/s18072072
  17. L. Peng, Y. Cui, L. Sun, J. Du, S. Wang, S. Zhang, Y. Huang. Nanoscale Horiz., 4, 480 (2019). DOI: 10.1039/C8NH00413G
  18. W.X. Zhang, Y. Yina, C. He. Phys. Chem. Chem. Phys., 22, 26231 (2020). DOI: 10.1039/D0CP04474A
  19. Y. Zhu, K. Liu, Q. Ai, Q. Hou, X. Chen, Z. Zhang, X. Xie, B. Lia, D. Shen. J. Mater. Chem. C, 8, 2719 (2020). DOI: 10.1039/C9TC06416H
  20. Z. Liu, X. Wang, Y. Liu, D. Guo, S. Li, Z. Yan, C.-K. Tan, W. Li, P. Li, W. Tang. J. Mater. Chem. C, 7, 13920 (2019). DOI: 10.1039/C9TC04912F
  21. L. Yu, Y.H. Lee, X. Ling, E.J. Santos, Y.C. Shin, Y. Lin, M. Dubey, E. Kaxiras, J. Kong, H. Wang, T. Palacios. Nano Lett., 14, 3055 (2014). DOI: 10.1021/nl404795z
  22. K. Zhang, T. Zhang, G. Cheng, T. Li, S. Wang, W. Wei, X. Zhou, W. Yu, Y. Sun, P. Wang, D. Zhang, C. Zeng, X. Wang, W. Hu, H.J. Fan, G. Shen, X. Chen, X. Duan, K. Chang, N. Dai. ACS Nano, 10, 3852 (2016). DOI: 10.1021/acsnano.6b00980
  23. S. Kaur, A. Kumar, S. Srivastava, K. Tankeshwar. Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 22023 (2017). DOI: 10.1039/C7CP03960C
  24. A.J. Mannix, X.-F. Zhou, B. Kiraly, J.D. Wood, D. Alducin, B.D. Myers, X. Liu, B.L. Fisher, U. Santiago, J.R. Guest, M.J. Yacaman, A. Ponce, A.R. Oganov, M.C. Hersam, N.P. Guisinger. Science, 350, 1513 (2015). DOI: 10.1126/science.aad1080
  25. N. Katoch, A. Kumar, R. Sharma, P.K. Ahluwalia, J. Kumar. Phys. E: Low-Dimens. Syst. Nanostructures, 120, 113842, (2020). DOI: 10.1016/j.physe.2019.113842
  26. S. Jing, W. Chen, J. Pan, W. Li, B. Bian, B. Liao, G. Wang. Mater. Sci. Semicond. Process., 146, 106673 (2022). DOI: 10.1016/j.mssp.2022.106673
  27. J.W. Jiang, X.C. Wang, Y. Song, W.B. Mi. Appl. Surf. Sci., 440, 42 (2018). DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.01.140
  28. J.M. Soler, E. Artacho, J.D. Gale, A. Garci a, J. Junquera, P. Ordejon, D. Sanchez-Portal. J. Phys.: Condens. Matt., 14, 2745 (2002). DOI: 10.1088/0953-8984/14/11/302
  29. J.P. Perdew, J.A. Chevary, S.H. Vosko, K.A. Jackson, M.R. Pederson, D.J. Singh, C. Fiolhais. Phys. Rev. B, 46, 6671 (1992). DOI: 10.1103/PhysRevB.46.6671
  30. S. Grimme. J. Comput. Chem., 27, 1787 (2006). DOI: 10.1002/jcc.20495
  31. H.J. Monkhorst, J.D. Pack. Phys. Rev. B, 13, 5188 (1976). DOI: 10.1103/PhysRevB.13.5188
  32. P. Pulay. Chem. Phys. Lett., 73, 393 (1980). DOI: 10.1016/0009-2614(80)80396-4
  33. E.N. Economou. Green's Functions in Quantum Physics, 3rd ed. (Springer, Berlin, 1983), p. 55-75. DOI: 10.1007/3-540-28841-4_4
  34. The Materials Project. [Электронный ресурс]. URL: https://materialsproject.org/
  35. Z. Deng, X. Wang, J. Cui. RSC Adv., 9, 13418 (2019). DOI: 10.1039/C9RA01576K
  36. J. Wu, M. Gong. J. Appl. Phys., 130, 070905 (2021). DOI: 10.1063/5.0060255
  37. Z. Luo, X. Fan, Y. An. Nanoscale Res. Lett., 12, 514 (2017). DOI: 10.1186/s11671-017-2282-7
  38. Z. Zhang, E.S. Penev, B.I. Yakobson. Chem. Soc. Rev., 46, 6746 (2017). DOI: 10.1039/C7CS00261K
  39. M. Idrees, C.V. Nguyen, H.D. Bui, I. Ahmad, B. Amin. Phys. Chem. Chem. Phys., 22, 20704 (2020). DOI: 10.1039/D0CP03434G
  40. X. Gao, Y. Shen, Y. Ma, S. Wu, Z. Zhou. J. Mater. Chem. C, 7, 4791 (2019). DOI: 10.1039/C9TC00423H
  41. H. Xiang, H. Quan, Y. Hu, W. Zhao. J. Inorg. Mater., 36, 492 (2021). DOI: 10.15541/jim20200346
  42. K. Ren, J. Yu, W. Tang. J. Alloys Compd., 812, 152049 (2020). DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.152049
  43. S. Xia, Y. Diao, C. Kan. J. Colloid Interface Sci., 607, 913 (2022). DOI: 10.1016/j.jcis.2021.09.050
  44. G. Wang, W. Tang, L. Geng, Y. Li, B. Wang, J. Chang, H. Yuan. Phys. Status Solidi B, 257, 1900663 (2019). DOI: 10.1002/pssb.201900663
  45. Y. Zhang, M. Zhang, Y. Zhou, J. Zhao, S. Fang, F. Li. J. Mater. Chem. A, 2, 13129 (2014). DOI: 10.1039/C4TA01874E

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme