Зонная структура графеноподобных 2D аллотропов карбида кремния
Жукалин Д.А.
1, Тучин А.В.
1, Калашников А.В.
1, Часовских Я.С.
1, Бормонтов Е.Н.
1, Долгих И.И.
11Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия

Email: zhukalin@vsu.ru, chasovskikh@phys.vsu.ru, bormontov@phys.vsu.ru, dolgih_igor@yahoo.com
Поступила в редакцию: 5 ноября 2024 г.
В окончательной редакции: 27 декабря 2024 г.
Принята к печати: 28 декабря 2024 г.
Выставление онлайн: 11 февраля 2025 г.
В работе проведено исследование энергетических характеристик низкоразмерных структур на основе монослоев 2D-карбида кремния (2D-SiC). Из всего многообразия возможных политипных форм выделен подкласс графеноподобных структур с числом слоев от 1 до 4. В результате анализа полученных данных выявлены зависимости ширины запрещенной зоны и расположения границ зон от типа упаковки. Установлено, что в исследованном диапазоне числа слоев, при неизменной стехиометрии, послойный рост структур приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны, а изменение взаимной ориентации слоев в структуре приводит к смещению экстремумов на зонной диаграмме и формированию как прямозонных, так и непрямозонных полупроводников. Результаты позволили обосновать причины возникших закономерностей с физической точки зрения. Дискретный ряд ширин запрещенных зон исследованного подмножества структур лежит в диапазоне от 0.82 до 2.15 eV, что охватывает область спектра от видимого до ИК-диапазона. Вызывает интерес изменение кристаллической решетки структуры ABAB и уменьшение ширины запрещенной зоны до околонулевой. Ключевые слова: полупроводники, низкоразмерные материалы, карбид кремния, зонная структура, расчеты из первых принципов.
- A.K. Geim, I.V. Grigorieva. Nature 499, 7459, 419 (2013)
- A. Rubio, J.L. Corkill, M.L. Cohen. Phys. Rev. B 49, 5081 (1994)
- X. Zhang, L. Jin, X. Dai, G. Chen, G. Liu. ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 45, 38978 (2018)
- D. Chodvadiya, U. Jha, P. Spiewak, K.J. Kurzyd owski, P.K. Jha. Appl. Surf. Sci. 593, 153424 (2022)
- Z. Shi, Zhimingand Zhang, A. Kutana, B.I. Yakobson. ACS Nano 9, 10, 9802 (2015)
- Q. Wei, Y. Yang, G. Yang, X. Peng. J. Alloys Compd. 868, 159201 (2021)
- А. Калашников, А. Тучин, Л. Битюцкая. Письма о материалах 9, 2, 173 (2019)
- A.V. Kalashnikov, A.V. Tuchin, L.A. Bityutskaya, T.V. Kulikova. J. Phys. Conf. Ser. 1199, 1, 012009 (2019)
- T.H. Osborn, A.A. Farajian. J. Phys. Chem. C 116, 43, 22916 (2012)
- I.J. Wu, G.Y. Guo. Phys. Rev. B 76, 035343 (2007)
- S. Chabi, K. Kadel. Nanomaterials 10, 11, (2020)
- H.C. Hsueh, G.Y. Guo, S.G. Louie. Phys. Rev. B 84, 085404 (2011)
- X. Chen, J. Jiang, Q. Liang, R. Meng, C. Tan, Q. Yang, S. Zhang, H. Zeng. J. Mater. Chem. C 4, 7406 (2016)
- X. Lin, S. Lin, Y. Xu, A.A. Hakro, T. Hasan, B. Zhang, B. Yu, J. Luo, E. Li, H. Chen. J. Mater. Chem. C 1, 2131 (2013)
- R. Gutzler, J. Schon. Z. Anorg. Allg. Chem. 643, 21, 1368 (2017)
- H. Sahin, S. Cahangirov, M. Topsakal, E. Bekaroglu, E. Akturk, R.T. Senger, S. Ciraci. Phys. Rev. B 80, 155453 (2009)
- M. Zhao, R. Zhang. Phys. Rev. B 89, 195427 (2014)
- J. Heyd, J. Peralta, G. Scuseria, R. Martin. J. Сhem. Phys. 123, 174101 (2005)
- J. O'Connor, J. Smiltens. Silicon Carbide, a High Temperature Semiconductor: Proceedings of the Conference on Silicon Carbide, Boston, Massachusetts, April 2-3, 1959 (Pergamon Press, 1960)
- M. Huda, Y. Yan, M. Al-Jassim. Chem. Phys. Lett. 479, 255 (2009)
- Y.-Z. Lan. Comput. Mater. Sci. 151, 231 (2018)
- V. Susi, Tomaand Skakalova, A. Mittelberger, P. Kotrusz, M. Hulman, T.J. Pennycook, C. Mangler, J. Kotakoski, J.C. Meyer. Sci. Rep. 7, 1, 4399 (2017)
- J. Guan, D. Liu, Z. Zhu, D. Tomanek. Nano Lett. 16, 5, 3247 (2016)
- A. Yaghoubi, K. Masenelli-Varlot, O. Boisron, S. Ramesh, P. Melinon. Chem. Mater. 30, 20, 7234 (2018)
- Z. Xu, Y. Li, Z. Liu, C. Li. Phys. E: Low-Dimens. Syst. Nanostructures 79, 198 (2016)
- G. Gao, N.W. Ashcroft, R. Hoffmann. J. Am. Chem. Soc. 135, 31, 11651 (2013)
- W. Du, S.A. Ghetmiri, B.R. Conley, A. Mosleh, A. Nazzal, R.A. Soref, G. Sun, J. Tolle, J. Margetis, H.A. Naseem, S.-Q. Yu. Appl. Phys. Lett. 105, 5, 051104 (2014)
- Zh. Xu, Ya. Li, Zh. Liu. Mater. Des. 108, 333 (2016)
- Z. Liu, F. Liu, Y.-S. Wu. Chin. Phys. B 23, 7, 077308 (2014)
- D. Bimberg, M. Altarelli, N. Lipari. Solid State Commun. 40, 4, 437 (1981)
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.