Электронные свойства фрагментов (колец) нанотрубок нитрида бора: моделирование методом теории функционала плотности
Заводинский В.Г.
1, Горкуша О.А.
1, Орлов Е.Ю.
2, Кузьменко А.П.
21Хабаровское отделение Института прикладной математики Российской академии наук, Хабаровск, Россия
2Кафедра нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики Юго-западного государственного университета, Курск, Россия

Email: orlov.eugene@bk.ru
Поступила в редакцию: 20 мая 2024 г.
В окончательной редакции: 30 января 2025 г.
Принята к печати: 3 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 мая 2025 г.
Методом псевдопотенциалов в рамках теории функционала плотности исследованы энергетическая и электронная структуры фрагментов (наноколец) и нанотрубок нитрида бора. Моделирование выполнено с использованием пакета FHI96md, реализующего теорию функционала плотности и метод псевдопотенциалов с их варьированием. Энергетические зависимости энергии связи Eb(D), приходящейся на один атом, для наноколец со структурой типа "armchair" и "zigzag" с диаметрами D от 0.285 до 1.382 нм существенно отличались. Изменения Eb(D) для наноколец имели монотонно убывающий вид. Энергетическая щель для наноколец и нанотрубок с конфигурацией "zigzag" принимала минимальное значение Eg= 2.5 эВ. Начальный участок зависимости Eb(D) и Eg(D) рос скачкообразно до D=0.414 нм: для наноколец со структурой типа "zigzag" на Δ Eg=2 эВ. На зависимости Eg(D) в нанокольцах и нанотрубках со структурой "armchair" отмечено насыщение Eg= 4.6 и 6.4 эВ соответственно. Полученные результаты свидетельствуют о возможности создания квантовых точек на основе наноколец интрида бора с рекомбинационным люминесцентным излучением в видимом диапазоне. Ключевые слова: нанокольца нанотрубок нитрида бора, теория функционала плотности, энергетическая щель, энергия связи, видимое излучение.
- D.V. Shtansky, A.T. Matveev, E.S. Permyakova, D.V. Leybo, A.S. Konopatsky, P.B. Sorokin. Nanomaterials, 12, 2810 (2022)
- Y. Yang, Y. Peng, M.F. Saleem, Z. Chen, W. Sun. Materials, 15 (24), 4396 (2022)
- M. Li, G. Huang, X. Chenb, J. Yin, P. Zhang, Y. Yao, J. Shen, Y. Wu, J. Huang. Nano Today, 44 (21), 101486 (2022)
- D.-Q. Hoang, N.-H. Vu, T.-Q. Nguyen, T.-D. Hoang, X.-H. Cao, D.-Khang. Pham. Phys. Scr., 98, 042001 (2023)
- V. v Steng, J. Henych, M. Kormunda. Sci. Adv. Mater., 6, 1 (2014)
- J. Ren, L. Stagi, P. Innocenzi. J. Mater. Sci., 56, 4053 (2021)
- Y. Liu, W. Gong, X. Liu, Y. Fan, A He, H. Nie. Polymers, 16, 1169 (2024)
- M.A.S. Sakr, H. Abdelsalam, N.H. Teleb, O.H. Abd-Elkader, Q. Zhang. Sci. Rept., 14, 4970 (2024)
- S. Angizi, S.A.A. Alem, M.H. Azar, F. Shayeganfar, M.I. Manning, A. Hatamie, A. Pakdel, A. Simchi. Progr. Mater. Sci., 124, 100884 (2022)
- I. Muz, S. Alaei, M. Kurban. Materials Today Commun., 27, 102252 (2021)
- А.П. Кузьменко, А.В. Кочура, В.В. Родионов, В.Г. Заводинский, Н.М. Игнатенко, З.Х. Аунг, А.И. Колпаков, Е.Ю. Орлов, Т.Л. Озерова, М.М. Тан, О.А. Горкуша. Изв. Юго-Западного гос. ун-та. Сер.: Техника и технологии, 13 (3), 161 (2023)
- В.Г. Заводинский, А.П. Кузьменко. ФТП, 53 (10), 1419 (2019)
- В.Г. Заводинский, О.А. Горкуша. ФТТ, 56, 2253 (2014)
- R. Jonuarti, M. Yusfi, T.D.K. Wungu, F. Haryanto. J. Phys.: Conf. Ser., 1428, 012005 (2020)
- M. Beckstedte, A. Kley, J. Neugebauer, M. Scheffler. Computational Phys. Commun., 107, 187 (1997)
- H. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev., 136, B864 (1964)
- W. Kohn, J.L. Sham. Phys. Rev., 140, A1133 (1965)
- M. Fuchs, M. Scheffler. Computational Phys. Commun., 119, 67 (1999)
- J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett., 77, 3865 (1996)
- X. Gonze, B. Amadon, P.M. Anglade. Computer Phys. Commun., 180, 2582 (2009)
- V.G. Zavodinsky, O.A. Gorkusha. Computational Nanotechnol., 7 (3), 29 (2020)
- V.G. Zavodinsky, O.A. Gorkusha, A.P. Kuz'menko. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 8, 635 (2017)
- G.Y. Guo, J.C. Lin. Phys. Rev. B, 71, 165402 (2005)