DOI: https://doi.org/10.24144/2415-8038.2017.42.35-46

Моделювання електронної і граткової підсистем в шаруватому кристалі β-InSe з перших принципів

Любов Юріївна Хархаліс, Костянтин Євгенійович Глухов, Тетяна Ярославівна Бабука

Анотація


Представлено першопринципні розрахунки електронної структури та динамічних властивостей шаруватого кристалу β-InSe. Одержано зонну структуру,  енергетичні залежності коефіцієнта поглинання для різних поляризацій світла та розраховані динамічні характеристики для даного кристалу. Проаналізована дисперсія фононів та структура спектру комбінаційного розсіювання (КР) і інфрачервоного спектру (ІЧ). Визначена симетрія коливань, активних в КР та ІЧ спектрах. Вперше проведено розрахунки  ефективних зарядів Борна, діелектричних констант та досліджені пружні властивості для гексагонального кристалу β-InSe.

Ключові слова


Електронна зонна структура; Фононний спектр; Спектр комбінаційного розсіювання; Інфрачервоний спектр; Ефективні заряди Борна; Діелектричні константи; Пружні властивості

Повний текст:

PDF

Посилання


Segura А., Bouvier J., Andre´s M.V. et.al. (1997), “Strong optical nonlinearities in gallium and indium selenides related to inter-valence-band transitions induced by light pulses”, Phys. Rev. B., V. 56, No.7, pp. 4075-4084.

Segura A., Guesdon J.P., Besson J.M., Chevy A. (1983), “Photoconductivity and photovoltaic effect in indium selenide”, J. Appl, Phys., V.54, pp.876-881.

Slyn’ko V.V., Khandozhko A.G., Koval-yuk Z.D. et.al. (2005), “Weak Ferromagnetism in InSe:Mn Layered Crystals”, Semiconductors, V. 39, No.7, pp. 772–776.

Grygorchak I.I., Seredyuk B.O., Tovstyuk K.D., Bakhmatyuk B.P. (2002), “New Trends in Intercalation. Compounds for Energy Storage”, – Paris: Kluwer acad. Publ, 2002. – pp.543-545.

Kovalyuk, Z.D., Katerynchuk, V.M., Kushnir, B.V., Tovarnytskyi, M.V.(2016), “Heterojunctions based on In4Se3 layered crystals” [“Heteroperekhody na osnovi sharuvatykh krystaliv In4Se3”, Zhurnal fiziky ta inzhenerii poverkhni], Journal of Surface Physics and Engineering, V. 1, No. 3, pp. 242–245.

Kharkhalis L.Yu., Glukhov K.E., Babuka T.Ya. (2017), “Electronic and optical properties of heterostructures based on in-dium chalcogenides”, Acta Physica Polonica A, V. 132, No. 2, pp. 319-321.

Svatek S.A., Mudd G.W., Kudrynskyi Z.R. et.al. (2015), “Graphene-InSe-graphene van der Waals heterostructures”, J Physics: Conf. Ser., V.647, pp.012001 -5.

Lebedev, A.A., Rud’ V.Yu., Rud’, Yu.V. (1998), “Creation and photosensitivity of anodized SiC-based heterostructures” [Sozdanie i foto-chuvstvitelnost heterostructur na osnove anodizirovannogo karbida kremnia”], Sem-icoductors, Vl. 32, No. 3, pp. 326-328.

Кovalyuk Z.D., Makhniy V.P., Yanchuk O.I. (2002), “The mechanisms forming photoelectrical properties of p-GaSe-n-InSe”, Telecommun. Radio Eng., V. 57, No 12, pp.60-63.

Schluter, M. (1973) “Band structure of GaSe”, Nuovo Cimento, V. B13, pp. 313-320.

Sznajder M., Rushchanskii K.Z., Kharkha-lis L.Yu. et.al. (2006), “Similarities of the band structure of In4Se3 and InSe under pressure and peculiarities of the creation of the band gap”, Phys. Stat. Sol. (b).,V. 243,No.3, pp. 592–609.

Glukhov K.E., Tovstyuk N.K. (2010), “Elementary energy bands concept, band structure and peculiarities of bonding in b-InSe crystal”, Phys. Stat. Sol. (b), V. 247, No. 2, pp. 318-324.

Yandong M., Ying D., Lin Y., Chengwang N., Baibiao H. (2013), “Engineering a top-ological phase transition in β-InSe via strain”, New Journals of Physics, V.15, pp. 073008-11.

Zhu Z., Cheng Yi, Schwingenschlögl U. (2012), “Topological Phase Transition in Layered GaS and GaSe”, Phys. Rev. Letters, V. 108, p. 266805-6.

Balkanski M., P.G. da Costa, Wallis R.F. (1996), “Electronic energy bands and lattice dynamics of pure and lithium-intercalated InSe”, Phys. Stat. Sol. (b). V. 194, No. 1, pp. 175-185.

Bercha D.M., Rushchanskii K.Z., Kharkhalis L.Yu. (2000), “Structure simi-larity and lattice dynamics of InSe and In4Se3 crystals”, Condensed Matter Phys-ics, V. 3, No. 4(24), pp. 749-757.

Hai G.S, Yuan X.W., Yu L.Y., Guang B.Z. (2012) “Structural, Electronic, and Thermoelectric Properties of InSe Nanotubes: First-Principles Calculations”, J. Phys. Chem. C, V. 116, pp 3956−3961.

Z’olyomi V., Drummond N.D., Fal’ko V.I. (2014), “Electrons and phonons in single layers of hexagonal indium chalcogenides from ab initio calculations”, Phys. Rev. B, V. 89, pp. 205416-1- 205416-8.

Srinivasa R.T., Yi-Ying L., Rajesh K.U. et.al. (2014), “High Performance and Bendable Few-Layered InSe Photodetectors with Broad Spectral Response”, Nanoletters, V. 14, pp. 2800-2806.

Man, L.I., Imamov, R.M., Semiletov, S.A. (1976), “Types of Ga, In and Tl crystalline halcogenides” [“Typy kristallicheskikh khalkogenodov Ga, In i Tl“, Kristallo-grafiya, V. 21, No. 3, pp. 628-639.

Evtodiev I., Caraman Ju., Kantser V. et.al. (2016), “Optical and Photoelectric properties of GaS, GaSe, GaTe and InSe Semiconductors and Nanocomposites Obtained by Heat Treatment in Cd and Zn Vapor”, Nanostruct. and Thin Films for Mul-tifuctional Applications, pp. 381-413.

Alieva, L.N., Belenkii, G.L., Reshina I.I. et.al. (1979), “Raman scattering and inter-layer interaction in the InSe crystals” [“Kombintsionnoie rasseianie i mezhsloevoe vzaimodeistvie v kristallakh InSe”], Physics of the Solid State, V. 21, No 1, pp. 155–160.

Vodopyanov, L.K., Golubev, L.V. , Allakhverdiev, K.R., Salaev, E.Yu. (1978), ”Raman spectra in the InSe crystals”, Semiconductors” [“Spectry kobinatsionnogo rasseiania v kristallakh InSe”], Fiz. tverd. Tela, V. 20, No. 9, pp. 2803-2805.

Mushinskii, V.P., Kobolev, V.I. (1972), "Investigation of the optical properties of In2Se3xTe3(1−x) single crystals" ["Issledo-vanie opticheskikh svoistv kristallov In2Se3xTe3(1−x) ], Fiz. Tverd. Tela, V. 14, pp. 1275-1279.

Kuroda N., Nishina Y. (1980), “Resonance Raman scattering study on exciton and polaron anisotropies in InSe”, Solid State Commun.,V. 34, pp. 481-484.

Ikari T., Shigetomi T.S., Hashimo K. (1982), “Crystal Structure and Raman Spectra of InSe”, Phys. stat. sol. (b) V. 111, pp. 477 -481.

Zhou B., Su Q., He De-Yan (2009), ”First-principles calculations on the electronic and vibrational properties of β-V2O5”, Chin. Phys. B, V. 18, p. 4988.

Rushchanskii, K.Z. (2000), “Spectra of lattice elementary excitation of the group In-Se, In-Te crystals” [Spectry elementarnykh zbudzhen’ gratky krystaliv grupy Іn-Sе, Іn-Те”], avtoref. disert. na zdobuttya nauk.stu-penya kand.fiz.-mat. nauk], Uzhhorod, 17 p.

Belen’kii, G.L., Salaev E.Yu., Suleimanov, R.A. (1988), “Deformation effects in lay-er crystals”, Advances in Physical Sciences, [“Deformatsionnie yavlenia v sloistykh kristallakh ”], Sov. Phys. Usp., V. 31, No. 5, pp. 434–455.

Ghalouci L., Taibi F., Bensaid M.O. (2016) “Ab initio investigation into structural, mechanical and electronic properties of low pressure, high pressure and high pressure-high temperature phases of Indium Selenide,” Computational Materials Science , V. 124, pp. 62–77.

Gatulle M., Fischer M., Chevy A. (1983 ) “Elastic constants of the layered compounds GaS, GaSe, InSe, and their pressure dependence I. Experimental part.”, Phys. Status Solidi B 119, pp. 327–336.

Iskander-Zade, Z.A., Faradzhaev, V.D., Agaev, A.I. (1972), ‘’Elastic properties of InSe“, [“Uprugie svoistva InSe“, Physics of the Solid State, V. 19, No. 3, pp. 851–853.

Ferrer Ch., Segura A., Andrés M.V., Muñoz V., Pellicer J. (1996), ”The applica-tion of the photoacoustic transmittance os-cillations for determining elastic constants in gallium and indium selenides”, J. Appl. Phys., V. 79(6), No.15, pp. 3200-3204.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

ISSN: 2415-8038 (Print).