Вышедшие номера
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. 1
1Воронежский 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.
  1. A.K. Geim, I.V. Grigorieva. Nature 499, 7459, 419 (2013)
  2. A. Rubio, J.L. Corkill, M.L. Cohen. Phys. Rev. B 49, 5081 (1994)
  3. X. Zhang, L. Jin, X. Dai, G. Chen, G. Liu. ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 45, 38978 (2018)
  4. D. Chodvadiya, U. Jha, P. Spiewak, K.J. Kurzyd owski, P.K. Jha. Appl. Surf. Sci. 593, 153424 (2022)
  5. Z. Shi, Zhimingand Zhang, A. Kutana, B.I. Yakobson. ACS Nano 9, 10, 9802 (2015)
  6. Q. Wei, Y. Yang, G. Yang, X. Peng. J. Alloys Compd. 868, 159201 (2021)
  7. А. Калашников, А. Тучин, Л. Битюцкая. Письма о материалах 9, 2, 173 (2019)
  8. A.V. Kalashnikov, A.V. Tuchin, L.A. Bityutskaya, T.V. Kulikova. J. Phys. Conf. Ser. 1199, 1, 012009 (2019)
  9. T.H. Osborn, A.A. Farajian. J. Phys. Chem. C 116, 43, 22916 (2012)
  10. I.J. Wu, G.Y. Guo. Phys. Rev. B 76, 035343 (2007)
  11. S. Chabi, K. Kadel. Nanomaterials 10, 11, (2020)
  12. H.C. Hsueh, G.Y. Guo, S.G. Louie. Phys. Rev. B 84, 085404 (2011)
  13. X. Chen, J. Jiang, Q. Liang, R. Meng, C. Tan, Q. Yang, S. Zhang, H. Zeng. J. Mater. Chem. C 4, 7406 (2016)
  14. 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)
  15. R. Gutzler, J. Schon. Z. Anorg. Allg. Chem. 643, 21, 1368 (2017)
  16. H. Sahin, S. Cahangirov, M. Topsakal, E. Bekaroglu, E. Akturk, R.T. Senger, S. Ciraci. Phys. Rev. B 80, 155453 (2009)
  17. M. Zhao, R. Zhang. Phys. Rev. B 89, 195427 (2014)
  18. J. Heyd, J. Peralta, G. Scuseria, R. Martin. J. Сhem. Phys. 123, 174101 (2005)
  19. 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)
  20. M. Huda, Y. Yan, M. Al-Jassim. Chem. Phys. Lett. 479, 255 (2009)
  21. Y.-Z. Lan. Comput. Mater. Sci. 151, 231 (2018)
  22. 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)
  23. J. Guan, D. Liu, Z. Zhu, D. Tomanek. Nano Lett. 16, 5, 3247 (2016)
  24. A. Yaghoubi, K. Masenelli-Varlot, O. Boisron, S. Ramesh, P. Melinon. Chem. Mater. 30, 20, 7234 (2018)
  25. Z. Xu, Y. Li, Z. Liu, C. Li. Phys. E: Low-Dimens. Syst. Nanostructures 79, 198 (2016)
  26. G. Gao, N.W. Ashcroft, R. Hoffmann. J. Am. Chem. Soc. 135, 31, 11651 (2013)
  27. 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)
  28. Zh. Xu, Ya. Li, Zh. Liu. Mater. Des. 108, 333 (2016)
  29. Z. Liu, F. Liu, Y.-S. Wu. Chin. Phys. B 23, 7, 077308 (2014)
  30. 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.