Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2024, выпуск 3 » Статья стр. 222
<<<>>>
Оптические и оптоэлектронные свойства оксидированного борофена и ван-дер-ваальсовых гетероструктур на его основе
Russian Science Foundation , 21-72-00082
Слепченков М.М. 1, Колосов Д.А. 1, Глухова О.Е. 1,2
1Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
2Первый государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, Москва, Россия
Email: slepchenkovm@mail.ru, kolosovda@bk.ru, glukhovaoe@info.sgu.ru
Поступила в редакцию: 27 декабря 2023 г.
В окончательной редакции: 15 января 2024 г.
Принята к печати: 5 марта 2024 г.
Выставление онлайн: 31 мая 2024 г.
PDF версия
Методами ab initio проведен прогностический анализ возможности управления оптическими и оптоэлектронными свойствами ван-дер-ваальсовых квази-2D-гетероструктур, образованных гофрированным борофеном с треугольной кристаллической решеткой и монослоями графеноподобных нитрида галлия GaN и оксида цинка ZnO, за счет функционализации борофена кислородом. Обнаружено появление энергетической щели в зонной структуре исследуемых ван-дер-ваальсовых гетероструктур борофен/GaN и борофен/ZnO, обусловленное наличием щели между валентной зоной и зоной проводимости в электронном строении оксидированного (О-) борофена. Показано, что в случае поляризации света в направлении, перпендикулярном зигзагообразному краю атомной решетки борофена, в видимом диапазоне спектра поглощения гетероструктур на основе О-борофена и монослоев GaN/ZnO появляется пик с интенсивностью порядка 30%, в то время как у гетероструктур с чистым борофеном поглощение в видимом диапазоне составляло не более 5-10%. Выявлено, что профили спектра фототока гетероструктур О-борофен/GaN и О-борофен/ZnO имеют схожий вид со спектрами О-борофена. Прогнозируется, что гетероструктуры О-борофен/GaN и О-борофен/ZnO могут быть перспективны в качестве чувствительных элементов солнечных батарей, работающих как на поверхности Земли, так и за ее пределами. Ключевые слова: теория функционала плотности, коэффициент поглощения, спектр фототока, поляризация света, фотовольтаика.
  1. P. Ares, K.S. Novoselov. Nano Mater. Sci., 4, 3 (2021). DOI: 10.1016/j.nanoms.2021.05.002
  2. J. Azadmanjiri, V.K. Srivastava, P. Kumar, Z. Sofer, J. Min. J. Gong. Appl. Mater. Today, 19, 100600 (2020). DOI: 10.1016/j.apmt.2020.100600
  3. X. Zhou, E.E. Rodriguez. Chem. Mater., 29, 5737 (2017). DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b01561
  4. R. Lv, J.A. Robinson, R.E. Schaak, D. Sun, Y. Sun, T.E. Mallouk, M. Terrones. Acc. Chem. Res., 48, 56 (2015). DOI: 10.1021/ar5002846
  5. G. Murali, J.K. Reddy Modigunta, Y.H. Park, J.H. Lee, J. Rawal, S.Y. Lee, I. In, S.J. Park. ACS Nano, 16, 13370 (2022). DOI: 10.1021/acsnano.2c04750
  6. L. Li, Y. He, L. Xu, H. Wang. Appl. Sci., 9, 5211 (2019). DOI: 10.3390/app9235211
  7. H. Xie, Z. Li, L. Cheng, A.A. Haidry, J. Tao, Y. Xu, K. Xu, J. Z. Ou. iScience, 25, 103598 (2022). DOI: 10.1016/j.isci.2021.103598
  8. M.C. Wang, C.C. Huang, C.H. Cheung, C.Y. Chen, S.G. Tan, T.W. Huang, Y. Zhao, Y. Zhao, G. Wu, Y.P. Feng, H. Wu, C. Chang. Ann. Der Phys., 532, 1900452 (2020). DOI: 10.1002/andp.201900452
  9. A.K. Geim, I.V. Grigorieva. Nature, 499, 419 (2013). DOI: 10.1038/nature12385
  10. K.S. Novoselov, A. Mishchenko, A. Carvalho, A.H. Castro Neto. Science, 353, aac9439 (2016). DOI: 10.1126/science.aac94
  11. A. Di Bartolomeo. Nanomaterials, 10, 579 (2020). DOI: 10.3390/nano10030579
  12. J. Yao, G. Yanga. J. Appl. Phys., 131, 161101 (2022). DOI: 10.1063/5.0087503
  13. Z. Wang, B. Xu, S. Pei, J. Zhu, T. Wen, C. Jiao, J. Li, M. Zhang, J. Xia. Sci. China Inf. Sci., 65, 211401 (2022). DOI: 10.1007/s11432-021-3432-6
  14. Z.U.D. Babar, A. Raza, A. Cassinese, V. Iannotti. Molecules, 28, 2275 (2023). DOI: 10.3390/molecules28052275
  15. S.K. Chakraborty, B. Kundu, B. Nayak, S.P. Dash, P.K. Sahoo. iScience, 25, 103942 (2022). DOI: 10.1016/j.isci.2022.103942
  16. 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
  17. S. Liang, B. Cheng, X. Cui, F. Miao. Adv. Mater., 32, 1903800 (2020). DOI: 10.1002/adma.201903800
  18. Q. Tang, F. Zhong, Q. Li, J. Weng, J. Li, H. Lu, H. Wu, S. Liu, J. Wang, K. Deng, Y. Xiao, Z. Wang, T. He. Nanomaterials, 13, 1169 (2023). DOI: 10.3390/nano13071169
  19. P. Lin, J.K. Yang. J. Alloys Compd., 842, 155890 (2020). DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.155890
  20. N. Shehzad, S. Saeed, I. Shahid, I. Khan, I. Saeed, J.A. Zapien, L. Zhang. RSC Adv., 12, 31456 (2022). DOI: 10.1039/D2RA03439E
  21. Y.V. Kaneti, D.P. Benu, X. Xu, B. Yuliarto, Y. Yamauchi, D. Golberg. Chem. Rev., 122, 1000 (2022). DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00233
  22. X. Liu, M.C. Hersam. Sci. Adv., 5, eaax6444 (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aax644
  23. L. Li, J.F. Schultz, S. Mahapatra, X. Liu, C. Shaw, X. Zhang, M.C. Hersam, N. Jiang. J. Am. Chem. Soc., 143, 15624 (2021). DOI: 10.1021/jacs.1c04380
  24. R. Abbasi, R. Faez, A. Horri, M.K. Moravvej-Farshi. J. Appl. Phys., 132, 034302 (2022). DOI: 10.1063/5.0092647
  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. M.M. Slepchenkov, D.A. Kolosov, O.E. Glukhova. Materials, 15, 4084 (2022). DOI: 10.3390/ma15124084
  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. 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
  31. S. Grimme. J. Comput. Chem., 27, 1787 (2006). DOI: 10.1002/jcc.20495
  32. P. Pulay. Chem. Phys. Lett., 73, 393 (1980). DOI: 10.1016/0009-2614(80)80396-4
  33. H.J. Monkhorst, J.D. Pack. Phys. Rev. B, 13, 5188 (1976). DOI: 10.1103/PhysRevB.13.5188
  34. S.L. Dudarev, G.A. Botton, S.Y. Savrasov, C.J. Humphreys, A.P. Sutton. Phys. Rev. B, 57, 1505 (1998). DOI: 10.1103/PhysRevB.57.1505
  35. 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
  36. Y. He, N. Cheng, C. Chen, S.Y. Xiong, J.W. Zhao. Sci. China Technol. Sci., 62, 799 (2019). DOI: 10.1007/s11431-018-9385-x
  37. X. Liu, M.S. Rahn, Q. Ruan, B.I. Yakobson, M.C. Hersam. Nanotechnology, 33, 10 (2022). DOI: 10.1088/1361-6528/ac56bd
  38. National Renewable Energy Laboratory ( NREL). [Электронный ресурс]. URL: https://www.nrel.gov/
  39. D.B. Seo, T.N. Trung, S.S. Bae, E.T. Kim. Nanomaterials, 11, 1585 (2021). DOI: 10.3390/nano11061585
  40. C.M. Went, J. Wong, P.R. Jahelka, M. Kelzenberg, S. Biswas, M.S. Hunt, A. Carbone, H.A. Atwater. Sci. Adv., 5, eaax6061 (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aax60

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