Вплив катіонного заміщення на електронно-енергетичну структуру і оптичні властивості сполук типу Cu<sub>2</sub>B<sup>IV</sup>S<sub>3</sub>(B<sup>IV</sup>=Si, Ge, Sn)
DOI:
https://doi.org/10.24144/2415-8038.2019.46.54-75Ключові слова:
Електронна структура, Густина станів, Просторовий розподіл валентного заряду, Оптичні функціїАнотація
Першопринципним методом теорії функціонала густини (DFT) в наближенні локальної електронної густини з врахуванням сильних електронних кореляцій в d-оболонці іона міді (метод LDA+U) проведені розрахунки зонної структури, повної і парціальних густин електронних станів та просторового розподілу густини електронного заряду, а також оптичних функцій: діелектричної проникності, показника заломлення, коефіцієнтів відбивання і поглинання моноклінних кристалів типу Cu2B IVS3. Згідно проведених розрахунків моноклінні кристали Cu2B IVS3 є прямозонними напівпровідниками, ширина забороненої зони яких монотонно зменшується зі збільшенням атомного номера катіона B IV (Si→Ge→Sn; 2.46 еВ → 1.5 еВ → 0.93 еВ).
Посилання
Fabrication of Cu2GeS3-based thin film solar cells by sulfurization of Cu/Ge stacked precursors / H. Araki , K. Chino , K. Kimura, N. Aihara , K. Jimbo , H. Katagiri // Jpn. 69 Uzhhorod University Scientific Herald. Series Physics. Issue 46. — 2019 Appl. Phys. — 2014. — V. 53, № 5S1. — Р. 05FW10–1 – 05FW10–4.
Multistep deposition of Cu2Si(S, Se) 3 and Cu2ZnSiSe4 high band gap absorber materials for thin film solar cells / ElAnzeery H., Buffière M., Ben Messaoud K., Oueslati S., Brammertz G., El Daif O., Cheyns D., Guindi R., Meuris M., Poortmans J. // Phys. Status Solidi (RRL). — 2015. — V. 9, № 6. — P. 338 – 343.
Fabrication of Cu2SnS3 thin-film solar cells with power conversion efficiency of over 4% /Ayaka Kanai, Kotoba Toyonaga, Kotaro Chino, Hironori Katagiri, Hideaki Araki // Jpn. J.Appl. Phys. — 2015. — V. 54, № 8S1. — P. 08KC06–1 – 08KC06–4.
Cu2SnS3 based solar cell with 3% efficiency / Chierchia R., F. Pigna, M. Valentini, C. Malerba,E. Salza, P. Mangiapane, T. olichetti, A. Mittiga // Phys. Stat. Sol. (c). — 2016. — V. 13, №1. — P. 35 – 39.
Secondary phase formation during monoclinic Cu2SnS3 growth for solar cell application / De Wild J., Robert E.V.C., ElAdib B., Abou-Ras D., P.J.Dale // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. — 2016. — V. 157. — P. 259 – 265.
Toyonaga K. Preparation and characterization of CuSixSn1−xS3 / K. Toyonaga, H. Araki //Phys. Stat. Sol. (c). — 2015. — V.12, № 6. — P. 753 – 756.
Syntheses and X-ray Diffraction, Photochemical, and Optical Characterization of CuSixSn1−xS3 (0.4 ≤ x ≤ 0.6) for Photovoltaic Applications / Lafond, A., Cody, J. A.,Souilah, M., Guillot-Deudon, C., Kiebach, R., Bensch, W. // Inorg. Chem. — 2007. — V.46, № 4. — P. 1502 – 1506.
Chen Q. Optical properties and electronic structures of Cu2SnS3, Cu2GeS3, and their solid solution Cu2(Ge, Sn)S3 / Q.Chen, .Maeda , T.Wada // Jpn. J. Appl. Phys. — 2018. — V. 57,№ 8S3. — P. 08RC20–1 – 08RC20–8.
Structural diversity and electronic properties of Cu2SnX3 (X = S, Se): A first-principles investigation / Zhai, Y.-T., Chen, S., Yang, J.-H., Xiang, H.-J., Gong, X.-G., Walsh, A., Wei, S.-H. // Phys. Rev. B. — 2011. — V. 84, №7. — P. 075213–1 – 075213–6.
Electronic and optical properties of Cu2XS3 (X = Si, Ge, Sn): Prospects for photovoltaics /Shaposhnikov V.L., Krivosheeva A.V., Borisenko V.E., Lazzari J.-L. // Sci. Lett. J. — 2012.— V. 1, № 15. — Р. 1 – 5.
Shigemi A. Firstprinciples calculation of Cu2SnS3 and related compounds / A. Shigemi, T.Maeda, T. Wada // Phys. Status Solidi (b). — 2015. — V. 252, № 6. — P. 1230 – 1234.
Valence band splitting in Cu2(Sn, Ge, Si)S3: Effect on optical absorption spectra / de Wild J.,Kalesaki E., Wirtz L., Dale P.J. // Phys. Status Solidi (RRL). — 2017. — V. 11, № 2. — Р.1 – 5.
Dielectric function and double absorption onset of monoclinic Cu2SnS3 : Origin of experimental features explained by first-principles calculations / Crovetto, A., Chen, R., Ettlinger, R. B., Cazzaniga, A. C., Schou, J., Persson, C., Hansen, O. // Sol. Energy Mater.Sol. Cells. — 2016. — V. 154. — P. 121 – 129.
Synthesis, structure, and electronic properties of Cu2SiQ3 (Q = S, Se) / Chen X.-a., Wada H.,Sato A., Nozaki H. // J. Alloys Compd. — 1999. — V. 290. — P. 91 – 96.
De Chalbaud L.M. Synthesis and single-crystal structural study of Cu2GeS3 / L.M. de Chalbaud , G.D. de Delgado , J.M.Delgado // Mater. Res. Bull. — 1997. — V32, № 10.— P. 1371 – 1376.
Crystal structure and twinning of monoclinic Cu2SnS3 / M.Onoda, X.Chen, A.Sato, H.Wada // Mater. Res. Bull. — 2000. — V. 35, № 9. — P. 1563 – 1570.
Hohenberg P. Inhomogeneous Electron Gas / P.Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev. — 1964. — V. 136, № 3. — P. B864 – B871.
Kohn W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects / W. Kohn,L.J. Sham // Phys. Rev. — 1965. — V. 140, № 4. — P. A1133 – A1138.
SIESTA is both a method and its computer program implementation, to perform efficient electronic structure calculations and ab initio molecular dynamics simulations of colecules and solids [Електронний ресурс] / Режим доступу : departments.icmab.es/leem/siesta/.
Anisimov V.I. First-principles calculations of the electronic structure and spectra of strongly correlated systems: the LDA+U method / V.I. Anisimov, F. Aryasetiawan, and A.I. Lichtenstein // J. Phys.: Condens. Matter. — 1997. — V. 9, № 4. — P. 767 – 808.
LDA+U/GGA+U calculations of structural and electronic properties of CdTe: Dependence on the effective U parameter / Y. Wu, G. Chen, Y. Zhu, W.-J. Yin, Y.Yan, M. Al-Jassim, S.J.Pennycook // Comput. Mater. Sci. — 2015. — V. 98. — P. 18 – 23.
Chadi D.J. Special Points in the Brillouin Zone / D.J.Chadi and M.L.Cohen // Phys. Rev. B.— 1973. — V. 8, № 12. — P. 5747 – 5753.
Monkhorst H.J. Special points for Brillouin-zone integrations / H.J.Monkhorst and J.D.Pack // Phys. Rev. B. — 1976. — V. 13, № 12. — P. 5188 – 5192.
Bercha D.M. Non-standard anisotropy of the energy spectrum of a layered TlGaSe2 crystal /D.M.Bercha, K.E.Glukhov and M.Sznajder // Phys. Status Solidi (b). — 2011. — V. 248, №6. — Р. 1446 – 1452.
Зейман Дж. Принципы теории твердого тела / Дж. Зейман. — М.: Мир. 1974. — 472 c.
Aruga A. Structure and Photoacoustic Spectra of Ag-doped Cu2SiS3 particles / A.Aruga and Y. Okamoto // Jpn. J. Appl. Phys. — 2006. — V. 45, № 5B. — P. 4616 – 4620.
Thin film solar cells based on the ternary compound Cu2SnS3 / D.M. Berg, R. Djemour, L. Gütay, G. Zoppi, S. Siebentritta, P.J. Dalea // Thin Solid Films. — 2012. — V. 520, № 19. — P. 6291 – 6294.
Соболев В.В., Немошкаленко В.В. Электронная структура твердых тел в области фундаментального края поглощения / В.В. Соболев, В.В. Немошкаленко. — Киев: Наук.
думка, 1992. — 568 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Науковий вісник Ужгородського університету. Серія Фізика
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- 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.
- 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.
- 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).
