Електронна структура 2Н-SnS<sub>2</sub>

Автор(и)

  • Д. І. Блецкан Ужгородський національний університет, Україна
  • В. В. Фролова Ужгородський національний університет, Україна
  • К. Є. Глухов Ужгородський національний університет, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24144/2415-8038.2009.25.8-23

Анотація

Неемпіричним ab initio методом функціонала густини проведені розрахунки електронної структури, повної та парціальних густин станів 2Н-політипа SnS2 у високосиметричних точках зони Бріллюена. Встановлено наявність восьми віток у валентній зоні 2Н-політипа. Спостерігається добра узгодженість теоретично розрахованих і експериментальних дисперсійних кривих, побудованих за результатами дослідження енергетичної структури методом фотоелектронної спектроскопії з кутовим розділенням. Встановлено, що даний політип є непрямозонним напівпровідником, в якому прямі та непрямі переходи мають місце в точках Г4-->Г1 і Г4-->U1, відповідно.

Проведено зіставлення розрахованої по всій зоні Бріллюена повної густини електронних станів у валентній зоні 2Н-політипа SnS2 з експериментальними рентгенівськими фотоелектронними (РФЕС) і ультрафіолетовими фотоелектронними (УФ ФЕС) спектрами, а для зони провідності – зі спектрами ізохромат гальмівного випромінювання і рентгеноемісійними спектрами сірки й олова та спектрами відбивання. Теоретично розрахований енергетичний розподіл повної густини електронних станів якісно та кількісно відтворює основні експериментальні особливості фотоелектронних спектрів.

Посилання

Блецкан Д. И. Кристаллические и стеклообразные халькогениды Si, Ge, Sn и сплавы на их основе. – Ужгород: ВАТ «Видавництво «Закарпаття»». – 2004. – Т. І. – 292 с.

Palosz B., Steurer W., Schulz H. Refinement of SnS2 polytypes 2H, 4H and 18R // Acta Crystallogr. B. – 1990. – V. 46, № 4. – Р. 449–455.

Morales J., Perez-Vicente C., Tirado J. L. Chemical and electrochemical lithium intercalation and staging in 2H-SnS2 // Solid State Ionics. – 1992. – V. 51. – P. 133–138.

Schlaf R., Pettenkofer C., Jaegermann W. Band lineup of a SnS2/SnSe2/SnS2 semiconductor quantum well structure prepared by van der Waals epitaxy // J.Appl. Phys. – 1999. – V. 85, № 9. – P. 6550–6556.

Катеринчук В. М., Ковалюк М. З. Вплив інверсійного шару на електричні властивості гетеропереходу n-SnS2–p-InSe // Укр. фіз. журнал. – 1993. – Т. 38, № 2. – С. 259–262.

Au-Yang M., Cohen M. L. Electronic structure and optical properties of SnS2 and SnSe2 // Phys. Rev. B. – 1969. – V. 178. – № 3. – P. 1279–1283.

Fong C. Y., Cohen M. L. Electronic energy-band structure of SnS2 and SnSe2 // Phys. Rev. B. – 1972. – V. 5. – № 8. – P. 3095–3101.

Fong C. Y., Cohen M. L. Electronic charge densities for layer semiconductors: SnS2 and SnSe2 // J. Phys. C.: Solid State Phys. – 1974. – V. 7. – № 1. – P. 107–112.

Mula G., Aymerich F. Electronic structure of SnS2 // Phys. Stat. Solidi (b). – 1972. – V. 51. – № 1. – P. K35–K37.

Schlüter I. Ch., Schlüter M. The electronic structure of SnS2 and SnSe2 // Phys. Status Solidi (b). – 1973. – V. 57. – № 1. – P. 145–155.

Powell M.J., Marseglia E.A., Liang W.Y. The effect of polytypism on the band structure of SnS2 // J. Phys. C: Solid State Phys. – 1978. – V. 11. – № 5. – P. 895–904.

Robertson J. Electronic structure of SnS2, SnSe2, CdI2 and PbI2 // J. Phys. C: Solid State Phys. – 1979. – V. 12. – № 22. – P. 4753–4766.

Murray R. B., Williams R. H. Band structure and photoemission studies of SnS2 and SnSe2: II. Theoretical // J. Phys. C: Solid State Phys. – 1973. – V.6, № 24.– P. 3643–3651.

Bordas J., Robertson J., Jakobsson A. Ultraviolet properties and band structure of SnS2, SnSe2, CdJ2, PbJ2, BiJ2 and BiOJ crystals // J. Phys. C: Solid State Phys. – 1978. – V. 11. – № 12. – P. 2607–2621.

Gonze X., Beuken J.-M., Caracas R., Detraux F., Fuchs M., Rignanese G.-M., Sindic L., Verstraete G., Zerah G., Jollet F., Torrent M., Roy A., Mikami M., Ghosez Ph., Raty J.-Y., Allan D.C. First-principle computation of material properties: the ABINIT software project // Comp. Mat. Sci. B. – 2002. – Vol. 25, №3. – P. 478– 492.

Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas // Phys. Rev. – 1964. – Vol. 136, №3. – P. B864–B871.

Kohn W., Sham L. J. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects // Phys. Rev. – 1965. – Vol. 140, №4. – P. A1133–A1138.

Hartwigsen C., Goedecker S., Hutter J. Relativistic separable dual-space Gaussian pseudopotentials from H to Rn // Phys. Rev. B. – 1998. – Vol. 58, № 7. – P. 3641–3662.

Ceperley D. M., Alder B. J. Ground State of the Electron Gas by a Stochastic Method // Phys. Rev. Lett. – 1980. – Vol. 45, 7. – P. 566--569.

Monkhorst H. J., Pack J.D. Special points for Brillouin-zone integrations // Phys. Rev. B. – 1976. – Vol. 13, №12. – P. 5188–5192.

Соболев В. В., Немошкаленко В. В. Методы вычислительной физики в теории твердого тела. Электронная структура полупроводников. – Киев: Наукова думка, 1988. – 424 с.

Suzuki M., Uenoyama T., Yanase A. First-principles calculations of effective-mass parameters of AlN and GaN // Phys. Rev. B. – 1995. – V. 52, № 11. – P. 8132 – 8139.

Sham L., Schluter M. Density-function theory of the energy gap // Phys. Rev. Lett. – 1984. – V. 52, № 20. – Р. 1888–1891.

Domingo G., Itoga R.S., Kannewurf C.R. Fundamental optical absorption in SnS2 and SnSe2 // Phys. Rev. B. – 1966. – V. 143. – № 2. – P. 536–541.

Lee P. E., Said G., Davis R., Lim T.H. On the optical properties of some layer compounds // J. Phys. Chem. Solids. – 1969. – V. 30. – P. 2719–2729.

Powell M. J. The effect of pressure on the optical properties of 2H and 4H SnS2 // J. Phys. C: Solid State Phys. – 1977. – V.10. – № 15. – P. 2967–2977.

Powell M. J., Grant A. J. The effect of pressure on the optical-absorption edge in SnS2 and SnSe2 // Nuovo Cimento. B. – 1977. – V. 38. – № 2. – P. 486–495.

Bacewicz R., Palosz B., Palosz W., Gierlotka S. Absorption edge of SnS2 polytypes // Solid State Commun. – 1985. – V. 54. – № 3. – P. 283–285. (РЖХ 24 Б 2444).

Shibata T., Kambe Nobuyuki, Muranushi Y., Miura T., Kishi T. Optical characterization of single crystal 2H-SnS2 synthesised by the chemical vapour transport method at low temperatures // J. Phys. D: Appl. Phys. – 1990. – V. 23. – P. 719–723.

Arora S. K., Patel D. H., Agarwal M. K. Electrical and optical behaviour of vapour-grown SnS2 crystals // J. Mater. Science. – 1994. – V. 29. – P. 3979–3983.

Bercha D. M., Rushchanskii K. Z., Sznajder M., Matkovskii A., Potera P. Elementary energy bands in ab initio calculations of the YAlO3 and SbSI crystal band structure // Phys. Rev. B. – 2002. –V.66, N19. – P. 195203–195211.

Bercha D. M., Slipukhina I. V., Sznajder M., Rushchanskii K.Z. Elementa-ry energy bands in the band structure of the narrow-band-gap semiconductor CdSb // Phys. Rev. B. – 2004. – Vol. 70, N23. – P. 235206–235213.

Patil S. G., Tredgold R. H. Electrical and photoconductive properties of SnS2 crystals // J.Phys. D: Appl. Phys. – 1971. – V.4, № 5. – P. 718–722.

Evans B. L., Young P. A. Delocalized exitins in thin anisotropic crystals // Phys. Stat. Solidi. – 1968. – V. 25, № 1. – P. 417–425.

Maschke K., Overhof H. Influence of stacking disorder on the dc conductivity of layered semiconductors // Phys. Rev. B. – 1977. – V. 15, № 4. – P. 2058–2061.

Немошкаленко В. В., Алешин В. Г. Электронная спектроскопия кристал-лов. – Киев: Наукова думка, 1983. – 288 с.

Williams R. H., Murray R. B., Govan D. W., Thomas J. M., Evans E. I. Band structure and photoemission studies of SnS2 and SnSe2. I. Experimental // J. Phys. C.: Solid State Phys. – 1973. – V. 6, № 24. – P. 3631–3642.

Кардона Ю. П. Основы физики полупроводников / под ред. Захарченя Б.П. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 560 с.

Berg U., Chasee Y. Angular-resolved X-ray photoelectron spectra and electronic structure of SnS2 // Phys. Stat. solidi (b). – 1986. – V. 135. – P. 633–637.

Margaritondo C., Rowe J. E., Schlu-ter M., Kasper H. Conduction and valence band density of state of SnS2: theory and experiment // Solid State Commun. – 1977. – V. 22, № 12. – P. 753–757.

Gao Y., Smandek B., Wagener T. J., Weaver J.H., Lévy F., Margaritondo G. Bremsstrahlung-isochromat studies of conduction-band states in SnS2 and SnSe2 // Phys. Rev. B. – 1987. – V. 35. – № 17. – P. 9357–9359.

Ohno Y. Reflection valence- and inner-shell-electrons energy-loss spectra of SnS2 and momentum-transfer effects // J. Phys. Soc. Japan. – 1990. – V. 59, № 10. – P. 3740–3749.

Greenaway D. L., Nitsche R. Preparation and optical properties of group IV–VI2 chalcogenides having the CdI2 structure // J. Phys. Chem. Solids – 1969. – V. 26, № 9. – Р. 1445–1458.

Raisin C., Bertrand Y., Robin J. Comporison of optical properties and band structures of SnSe2 and SnS2 // Solid State Commun. – 1977. – V. 27. – P. 353–356.

Šimunek A., Drägel G., Czolbe W., Brümmer O., Lévy F. Polarised K emission bands of SnS2 and TiS2 // J. Phys. C.: Solid State Phys.– 1979. – V. 18. – P. 1605–1611.

Šimunek A., Wiech G. Angle-dependent x-ray sulfur K-emission bands and electronic structure of SnS2 and MoS2 // Phys. Rev. D. – 1984. – V. 30. – № 2. – P. 923–930.

Lefebvre-Devos I., Olivier-Fourcade J., Jumas C. J., Lavela P. Lithium insertion mechanism in SnS2 // Phys. Rev. B. – 3110–3117.

Майзель А., Леонхардт Г., Сарган Р. Рентгеновские спектры и химическая связь. – Киев: Наукова думка, 1981. – 420 с.

##submission.downloads##

Опубліковано

2009-12-24

Номер

Том 25 (2009)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2009 Науковий вісник Ужгородського університету. Серія Фізика

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
    1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).