Вышедшие номера
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. 2
1Хабаровское 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.
  1. D.V. Shtansky, A.T. Matveev, E.S. Permyakova, D.V. Leybo, A.S. Konopatsky, P.B. Sorokin. Nanomaterials, 12, 2810 (2022)
  2. Y. Yang, Y. Peng, M.F. Saleem, Z. Chen, W. Sun. Materials, 15 (24), 4396 (2022)
  3. M. Li, G. Huang, X. Chenb, J. Yin, P. Zhang, Y. Yao, J. Shen, Y. Wu, J. Huang. Nano Today, 44 (21), 101486 (2022)
  4. D.-Q. Hoang, N.-H. Vu, T.-Q. Nguyen, T.-D. Hoang, X.-H. Cao, D.-Khang. Pham. Phys. Scr., 98, 042001 (2023)
  5. V. v Steng, J. Henych, M. Kormunda. Sci. Adv. Mater., 6, 1 (2014)
  6. J. Ren, L. Stagi, P. Innocenzi. J. Mater. Sci., 56, 4053 (2021)
  7. Y. Liu, W. Gong, X. Liu, Y. Fan, A He, H. Nie. Polymers, 16, 1169 (2024)
  8. M.A.S. Sakr, H. Abdelsalam, N.H. Teleb, O.H. Abd-Elkader, Q. Zhang. Sci. Rept., 14, 4970 (2024)
  9. 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)
  10. I. Muz, S. Alaei, M. Kurban. Materials Today Commun., 27, 102252 (2021)
  11. 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)
  12. В.Г. Заводинский, А.П. Кузьменко. ФТП, 53 (10), 1419 (2019)
  13. В.Г. Заводинский, О.А. Горкуша. ФТТ, 56, 2253 (2014)
  14. R. Jonuarti, M. Yusfi, T.D.K. Wungu, F. Haryanto. J. Phys.: Conf. Ser., 1428, 012005 (2020)
  15. M. Beckstedte, A. Kley, J. Neugebauer, M. Scheffler. Computational Phys. Commun., 107, 187 (1997)
  16. H. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev., 136, B864 (1964)
  17. W. Kohn, J.L. Sham. Phys. Rev., 140, A1133 (1965)
  18. M. Fuchs, M. Scheffler. Computational Phys. Commun., 119, 67 (1999)
  19. J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett., 77, 3865 (1996)
  20. X. Gonze, B. Amadon, P.M. Anglade. Computer Phys. Commun., 180, 2582 (2009)
  21. V.G. Zavodinsky, O.A. Gorkusha. Computational Nanotechnol., 7 (3), 29 (2020)
  22. V.G. Zavodinsky, O.A. Gorkusha, A.P. Kuz'menko. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 8, 635 (2017)
  23. G.Y. Guo, J.C. Lin. Phys. Rev. B, 71, 165402 (2005)