О

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12978 (2022) Цитировать эту статью

811 Доступов

2 цитаты

Подробности о метриках

Оптоэлектронные свойства тройного сплава Cd0,25Zn0,75Se представлены под воздействием высокого давления в диапазоне от 0 до 25 ГПа в модифицированном потенциале Бекке-Джонсона с использованием теории функционала плотности. Этот сплав имеет кубическую симметрию, механически стабилен, а его объемный модуль увеличивается с ростом давления. Наблюдается, что это прямозонный материал с энергией запрещенной зоны, которая увеличивается от 2,37 до 3,11 эВ с ростом давления. Давление изменяет оптические и электронные свойства, вызывая повышение коэффициента поглощения и поглощение видимого зелено-фиолетового света. Статическая диэлектрическая проницаемость, как и статический показатель преломления, увеличиваются под воздействием давления. Оптические постоянные, включая диэлектрическую проницаемость, оптическую проводимость, показатель преломления, коэффициент экстинкции и отражение, также исследуются и обсуждаются. Этот прогноз DFT исследует важные направления исследований по использованию полупроводниковых сплавов CdZnSe в производстве космических фотоэлектрических и оптоэлектронных устройств, работающих при различных давлениях.

Использование новейших технологий постоянно приводит к дальнейшим технологическим инновациям, где быстрый рост тройных сплавов, а также появление новых областей применения и технического прогресса ставит ряд научных и технологических проблем. Регулируя состав и вызывая эффекты давления, свойства полупроводников групп II–VI можно адаптировать для конкретного использования в хорошо известных на рынке оптоэлектронных устройствах, которые могут работать во всем диапазоне спектра1. Прямая запрещенная зона этих сплавов играет ключевую роль во многих интересных устройствах, включая оптоэлектронную и фотоэлектрическую промышленность, благодаря их перестраиваемой запрещенной зоне под влиянием состава и давления2. Фотодетекторы с переменной длиной волны, светоизлучающие диоды, датчики света, солнечные элементы, космические фотоэлектрические элементы и подобные устройства на основе органических материалов — все это возможные применения этих тройных сплавов2,3,4,5,6,7,8.

Тройные сплавы CdZnSe представляют большой интерес и оказались привлекательными для использования в производстве фотолюминесцентных, фотопроводящих и люминесцентных устройств из-за их более высокой стабильности и широкой запрещенной зоны9,10,11,12. Тонкие пленки полупроводников CdZnSe были синтезированы для изучения структурных, диэлектрических и магнитных свойств методами молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ)13, электроосаждения14, вакуумного испарения15 и химического осаждения в ванне (CBD)12. Эти исследования были выполнены для структурных свойств16,17, диэлектрических свойств18 и магнитных свойств19. О синтезе квантовых точек CdZnSe также сообщили Логина и др. в котором они измерили прямую запрещенную зону 2,27 эВ20. Теоретически электронные и оптические характеристики были исследованы с использованием плосковолнового псевдопотенциального подхода без обработки давлением в рамках кода CASTEP21, а термодинамические характеристики тройных полупроводников Cd0,25Zn0,75Se были исследованы в рамках теоретической модели для диапазона температур 0– 1000 К и давление 0–10 ГПа соответственно, с использованием программного обеспечения Quantum Expresso22. Некоторые физические свойства при атмосферном давлении, включая электронные и структурные характеристики, также были проанализированы с использованием метода первых принципов23.

По нашему мнению, в поведении выбранного тройного сплава Cd0,25Zn0,75Se имеется существенный недостаток, а отсутствие адекватной информации побудило нас исследовать его оптоэлектронные свойства под воздействием высокого давления. Это исследование направлено на предоставление теоретической информации об оптоэлектронных характеристиках и анализе, позволяющем понять основные физические явления, которые происходят под воздействием высокого давления. Впервые исследованы и обсуждаются структурно-свойственные связи и устойчивость под высоким давлением. В настоящем исследовании метод DFT в рамках потенциала mBJ использовался вместе для изучения упругих, электронных, механических и оптических свойств тройного полупроводника Cd0,25Zn0,75Se при различных гидростатических давлениях. Это первый шаг к изучению оптоэлектронных характеристик этого материала под воздействием высокого давления.