Электронная структура и нелинейные оптические свойства сверхрешеток на основе кварца и кремния
Рогинский Е.М.1, Смирнов М.Б.2, Панькин Д.В.2, Савин А.В.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования, Санкт-Петербургский государственный университет, Петергоф, Санкт-Петербург, Россия
Email: e.roginskii@mail.ioffe.ru, m.smirnov@spbu.ru, dima-pankin@mail.ru
Поступила в редакцию: 18 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 28 октября 2024 г.
Принята к печати: 29 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 17 декабря 2024 г.
Теоретически с использованием неэмпирических квантово-механических расчетов изучены структурные, электронные и нелинейные оптические свойства сверхрешеток на основе кварца и кремния. Показана термодинамическая устойчивость моделированной структуры и проведен анализ электронной структуры и оптических свойств. Получены значения разрыва зон в области гетероперехода в том числе с учетом поправок, рассчитанных с помощью квазичастичного приближения GW, которые составили 3.87 и 3.14 eV, для валентной зоны и зоны проводимости соответственно, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Изучены нелинейные оптические свойства сверхрешеток и влияние толщины слоев на линейную и квадратичную диэлектрическую восприимчивость. Показано, что максимальный нелинейный отклик достигается в материалах с удвоенным кремниевым слоем. Ключевые слова: нелинейная оптика, оксиды кремния, гетероструктуры.
- Y. Okada, Y. Tokumaru. J. Appl. Phys. 56, 314 (1984)
- A.G. Cullis, L.T. Canham, P.D.J. Calcott. J. Appl. Phys. 82, 909 (1997)
- K. Takeda, K. Shiraishi. Phys. Rev. B 50, 14916 (1994)
- G.G. Guzman-Verri, L.C. Lew Yan Voon. Phys. Rev. B 76, 075131 (2007)
- Q. Wang, B. Xu, J. Sun, H. Liu, Z. Zhao, D. Yu, C. Fan, J. He. J. Am. Chem. Soc. 136, 9826 (2014)
- A. Mujica, C.J. Pickard, R.J. Needs. Phys. Rev. B 91, 214104 (2015)
- R. Tutchton, C. Marchbanks, Z. Wu. Phys. Rev. B 97, 205104 (2018)
- G.D. Wilk, R.M. Wallace, J.M. Anthony. J. Appl. Phys. 89, 5243 (2001)
- A.C. Morteani, P. Sreearunothai, L.M. Herz, R.H. Friend, C. Silva. Phys. Rev. Lett. 92, 247402 (2004)
- X. Gonze, B. Amadon, P.-M. Anglade, J.-M. Beuken, F. Bottin, P. Boulanger, F. Bruneval, D. Caliste, R. Caracas, M. C\^ote, T. Deutsch, L. Genovese, P. Ghosez, M. Giantomassi, S. Goedecker, D. Hamann, P. Hermet, F. Jollet, G. Jomard, S. Leroux, M. Mancini, S. Mazevet, M. Oliveira, G. Onida, Y. Pouillon, T. Rangel, G.-M. Rignanese, D. Sangalli, R. Shaltaf, M. Torrent, M. Verstraete, G. Zerah, J. Zwanziger. Comput. Phys. Commun. 180, 2582 (2009)
- X. Gonze, G. Rignanese, M. Verstraete, J. Beuken, Y. Pouillon, R. Caracas, F. Jollet, M. Torrent, G. Zerah, M. Mikami, P. Ghosez, M. Veithen, J.-Y. Raty, V. Olevano, F. Bruneval, L. Reining, R. Godby, G. Onida, D. Hamann, D. Allan. Zeitschrift fur Kristallographie. Crystalline Materials 220, 558 (2005)
- J.P. Perdew, Y. Wang. Phys. Rev. B 45, 13244 (1992)
- D.R. Hamann. Phys. Rev. B 88, 085117 (2013)
- H.J. Monkhorst, J.D. Pack. Phys. Rev. B 13, 5188 (1976)
- G. Onida, L. Reining, A. Rubio. Rev. Mod. Phys. 74, 601 (2002)
- Y.E. Kitaev, A.G. Panfilov, V.P. Smirnov, P. Tronc. Phys. Rev. E 67, 011907 (2003)
- М.Б. Смирнов, Д.В. Панькин, Е.М. Рогинский, А.В. Савиню ФТТ 64, 1701 (2022)
- M. Smirnov, E. Roginskii, A. Savin, N. Mazhenov, D. Pankin. Coatings 13, 1231 (2023)
- Y. Le Page, G. Donnay. Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry 32, 2456 (1976)
- R.B. Laughlin. Phys. Rev. B 22, 3021 (1980)
- R.J. Van Overstraeten, R.P. Mertens. Solid-State Electron. 30, 1077 (1987)
- R.K. Chanana. Transactions on Machine Learning and Artificial Intelligence 11, 172 (2023)
- R. Shaltaf, G.-M. Rignanese, X. Gonze, F. Giustino, A. Pasquarello. Phys. Rev. Lett. 100, 186401 (2008)
- V.V. Afanas'ev, M. Houssa, A. Stesmans, M.M. Heyns. Appl. Phys. Lett. 78, 3073 (2001)
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.