Везде

ОНИТМикроэлектроника Russian Microelectronics

  • ISSN (Print) 0544-1269
  • ISSN (Online) 3034-5480

Моделирование дефектной структуры суперъячейки и явления переноса в TlInTe2

Вы можете
Код статьи
10.31857/S0544126922700181-1
DOI
10.31857/S0544126922700181
Тип публикации
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Асадов М. М.
  • Аффилиация:
    Институт катализа и неорганической химии им. М.Ф. Hагиева, Министерство науки и образования Азербайджана
    Научно-исследовательский институт “Геотехнологические проблемы нефти, газа и химии” АГУНП
Лукичев В. Ф.
  • Аффилиация: Физико-технологический институт им. К.А. Валиева РАН
Том/ Выпуск
Том 52 / Номер выпуска 1
Страницы
46-57
Аннотация
Локальное окружение атомов в полупроводниковом соединении TlInTe2 с тетрагональной сингонией исследовано методом теории функционала плотности (DFT). Введение точечного дефекта (вакансий индия) в решетку TlInTe2 моделировалось с использованием суперъячеек. DFT-моделирование электронных свойств (полные и локальные парциальные плотности состояний электронов (РDOS)) проводилoсь как для примитивной ячейки TlInTe2 (16 атомов на элементарную ячейку), так и для дефектной суперячейки TlInTe2\( - {{{\text{V}}}_{{{\text{In}}}}}\) (где \({{{\text{V}}}_{{{\text{In}}}}} - \) вакансия In) состоящей из 32 атомов. DFT-GGA расчеты зонной структуры TlInTe2\( - {{{\text{V}}}_{{{\text{In}}}}}\) показали, что ширина запрещенной зоны (\({{E}_{{\text{g}}}}\)) составляет \({{E}_{{\text{g}}}}\) = 1.21 эВ. Это значение значительно отличается от экспериментального значения. Для корректировки взаимодействия частиц в решетке использовали модель Хаббарда. Рассчитанная DFT-GGA + U (U – потенциал Хаббарда) способом запрещенная зона TlInTe2\( - {{{\text{V}}}_{{{\text{In}}}}}\) составляет \({{E}_{{\text{g}}}} = ~\) 0.97 эВ. Для суперъячейки TlInTe2\( - {{{\text{V}}}_{{{\text{In}}}}}\) вычислены энергии образования вакансии, химический потенциал индия, а также стандартная энтальпия образования TlInTe2. При объяснении влияния различных факторов на явления переноса в TlInTe2, их теплопроводность и электропроводность использованы как DFT-расчетные, так и экспериментальные данные. С учетом экспериментальных данных для кристаллов р-TlInTe2 установлен механизм проводимости в направлении структурных цепочек (с-оси кристалла). В интервале температур \(T\) = 148–430 K оценили величину запрещенной зоны \({{E}_{{\text{g}}}}\) = 0.94 эВ и энергию активации примесной проводимости \({{E}_{t}}\) = 0.1 эВ (при 210–300 К). При температурах \(T\) ≤ 210 К в кристаллах р-TlInTe2 имеет место прыжковая проводимость на постоянном токе. С учетом этого для р-TlInTe2 вычислены следующие физические параметры: плотность состояний, локализованных вблизи уровня Ферми, их энергетический разброс и среднее расстояние прыжков.
Ключевые слова
моделирование <i>ab-initio</i> расчет электронная структура TlInTe<sub>2</sub> точечный дефект In-вакансия плотность состояний электронов перенос заряда
Дата публикации
16.09.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
18

Библиография

  1. 1. Muller D., Eulenberger G., Hahn H. Uber ternare Thalliumchalkogenide mit Thalliumselenidstruktur // Zeitschrift Fur Anorganische Und Allgemeine Chemie, 1973. V. 398. № 2. P. 207–220. https://doi.org/10.1002/zaac.19733980215
  2. 2. Al-Ghamdi A.A., Nagat A.T., Al-Hazmi F.S., Al-Heniti S., Bahabri F.S., Mobarak M.M., Alharbi S.R. Growth and Electrical Characterization of TlInTe2 Single Crystal // Journal of the King Abdulaziz Univ. Sci. 2008. V. 20. P. 27–38.
  3. 3. Ding G., He J., Cheng Z. X., Wang X., Li S. Low lattice thermal conductivity and promising thermoelectric figure of merit of Zintl type TlInTe2 // Journal of Materials Chemistry C. 2018. V. 6. P. 13269-13274. https://doi.org/10.1039/c8tc034
  4. 4. Jana M.K., Pal K., Warankar A., Mandal P., Waghmare U.V., Biswas K. Intrinsic Rattler-Induced Low Thermal Conductivity in Zintl Type TlInTe2 // Journal of the American Chemical Society. 2017. V. 139. № 12. P. 4350–4353. https://doi.org/10.1021/jacs.7b01434
  5. 5. Madelung O. Semiconductors: Data Handbook. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. 3rd edition. 2004. 691 c. ISBN 978-3-642-62332-5
  6. 6. Asadov M.M., Mustafaeva S.N., Mamedov A.N. Dielectric Properties and Heat Capacity of (TlInSe2)1–x(TlGaTe2)x Solid Solutions // Inorganic Materials. 2015. V. 51. № 8. P. 772–778. https://doi.org/10.1134/S0020168515080051
  7. 7. Asadov M.M., Mustafaeva S.N., Guseinova S.S., Lukichev V.F. Ab Initio Calculations of the Electronic Properties and the Transport Phenomena in Graphene Materials // Physics of the Solid State. 2020. V. 62. № 11. P. 2224–2231. https://doi.org/10.1134/S1063783420110037
  8. 8. Asadov M.M., Mustafaeva S.N., Guseinova S.S., Lukichev V.F. Ab initio modeling of the location and properties of ordered vacancies on the magnetic state of a graphene monolayer // Physics of the Solid State. 2021. V. 63. № 5. P. 797–806. https://doi.org/10.1134/S1063783421050036
  9. 9. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple // Physical Review Letters. V. 77. P. 3865–3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  10. 10. Monkhorst H.J., Pack J.D. Special points for Brillouin-zone integrations // Physical Review B. 1976. V. 13. № 12. P. 5188–5192. https://doi.org/10.1103/physrevb.13.5188
  11. 11. Mustafaeva S.N., Asadov M.M., Guseinova S.S., Dzhabarov A.I., Lukichev V.F. Electronic, dielectric properties and charge transfer in a TlGaS2:Nd3+ single crystal at direct and alternating current // Physics of the Solid State. 2022. Vol. 64. No. 4. P. 432–439. https://doi.org/10.21883/PSS.2022.04.53497.251
  12. 12. Hubbard J. Electron Correlations in Narrow Energy Bands. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1963. V. 276. № 1365. P. 238–257. https://doi.org/10.1098/rspa.1963.0204
  13. 13. Peles A. GGA + U method from first principles: application to reduction–oxidation properties in ceria-based oxides // Journal of Materials Science. 2012. V. 47. № 21. P. 7542–7548. https://doi.org/10.1007/s10853-012-6423-1
  14. 14. Born M., Mayer J.E. Zur Gittertheorie der Ionenkristalle // Zeitschrift für Physik. 1932. Vol. 75. No 1-2. P. 1–18.https://doi.org/10.1007/bf01340511
  15. 15. Mustafaeva S.N., Gasymo Sh.G., Asadov M.M. Electrical properties of TlGaTe2 single crystals under hydrostatic pressure // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2011. V. 72. № 6. P. 657–660. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2011.02.007
  16. 16. Mustafaeva S.N., Gasymo Sh.G., Asadov M.M. DC-Electrical Properties of TlGaTe2 Single Crystals under Hydrostatic Pressure // Physics Research International. 2011. Article ID 513848. P. 1–5. https://doi.org/10.1155/2011/513848
  17. 17. Mustafaeva S.N., Gasymo Sh.G., Asadov M.M. Conductivity anisotropy of a TlGaTe2 chain single crystal under hydrostatic pressure // Physics of the Solid State. 2012. Vю 54. № 1. P. 44–47. https://doi.org/10.1134/s1063783412010246
  18. 18. Mustafaeva S.N., Asadov M.M., Ismaĭlov A.A. Effect of gamma irradiation on the dielectric properties and electrical conductivity of the TlInS2 single crystal // Physics of the Solid State. 2009. V. 51. № 11. P. 2269–2273. https://doi.org/10.1134/s1063783409110122
  19. 19. Мустафаева С.Н., Асадов М.М., Гусейнова С.С., Гасанов Н.З., Лукичев В.Ф. Ab initio расчеты электронных свойств, частотная дисперсия диэлектрических коэффициентов и край оптического поглощения монокристаллов TlInS2 // Физика твердого тела. 2022. Т. 64. Вып. 6. С. 628–638. 10.21883/FTТ.2022.06.52388.299
  20. 20. Job G., Rüffler R. Physikalische Chemie. Vieweg + Teubner Verlag. Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH. 2011. ISBN 978-3-8351-0040-4
  21. 21. TlInTe2. ID:mp-22791 // https://materialsproject.org/ materials/mp-22791/
  22. 22. Wakita K., Shim Y., Orudzhev G., Mamedov N., Hashimzade F. Band structure and dielectric function of TlInTe2 // Phys. Status Solidi A, 2006. V. 203. № 11. P. 2841–2844. https://doi.org/10.1002/pssa.200669566
  23. 23. Thermoelectrics Handbook. Macro to Nano. Ed. D.M. Rowe. CRC. Taylor & Francis Group, LLC. Boca Raton, US. (2006). 954 p. ISBN13: 978-0-8493-2264-8.
  24. 24. Sofo J.O., Mahan G.D. Optimum band gap of a thermoelectric material // Physical Review B. 1994. V. 49. № 7. P. 4565–4570. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.4565
  25. 25. Matsumoto H., Kurosaki K., Muta H., Yamanaka S. Systematic investigation of the thermoelectric properties of TlMTe2 (M = Ga, In, or Tl) // Journal of Applied Physics, 2008. V. 104. № 7. P. 073705–4. https://doi.org/10.1063/1.2987471
  26. 26. Wu M., Enamullah, Huang L. Unusual lattice thermal conductivity in the simple crystalline compounds TlXTe2 (X = Ga, In) // Physical Review B. 2019. V. 100. № 7. P. 075207–. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.075207
  27. 27. Mott N.F., Davis E.A. Electronic Processes in NonCrystalline Materials, 2nd ed. (Oxford Univ. Press, New York, 2012). ISBN 978-0-19-964533-6
  28. 28. Shklovskii B.I., Efros A.L. Electronic Properties of Doped Semiconductors. Springer Series in Solid-State Sciences. Heidelberg. 1984. 388 p. ISBN 978-3-662-02405-8
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека