بررسي خواص الكتروني و ساختاري تركيب‌هاي كلكوپريت، در حالت انبوهه و نانو لايه

Investigation of Structural and Electronic Properties of Chalcopyrite Semiconductors in Bulk and its Nanolayers: Ab initio Study

در اين مقاله ويژگي­ هاي ساختاري و الكتروني تركيب ­هاي سه تايي AgGaS2 و AgGaSe2 در حالت انبوهه و نانو لايه ­هاي آن در جهت [112] با استفاده از نظريۀ تابعي چگالي و امواج تخت بهبود يافتۀ خطي با پتانسيل كامل، تحت برنامۀ Wien2k، مورد بررسي قرار گرفته ­اند. محاسبات بادرنظر گرفتن ابرسلول­ هاي اورتورومبيك و شرايط مرزي دوره ­اي، ميزان خلأ مناسب و كاهش نيروهاي كل وارد بر اتم­ ها انجام شده ­اند. براي بررسي ويژگي­ هاي ساختاري و الكتروني در هردو حالت انبوهه و نانو لايه از تقريب­ هاي مختلف استفاده شده ­است. به­ منظور بررسي خواص الكتروني، چگالي حالت­ هاي كل و چگالي ابر الكتروني براي حالت انبوهه و نانو لايه ­ها رسم شده اند. هر دو ساختار در حالت انبوهه و نانو لايه ­ها داراي گاف در نقطۀ Γ هستند كه با تجربه در توافق است. براي بررسي پايداري اين ساختارها انرژي همدوسي محاسبه شده است. همچنين نقش پيوندهاي آويزان و ضخامت نانو لايه ­ها در پايداري و ميزان گاف انرژي مورد بررسي قرار گرفته است.

In this paper structural and electronic properties of AgGaX2(X=S, Se) compounds in bulk and its nanolayers in [112] direction were calculated by using Full Potential Linear Augmented Plane Wave (FP-LAPW) based on density functional theory. The studied nanolayer were confined in the orthorhombic supercell and simulated in [112] direction. All calculations were done by applying the periodic boundary condition along nanolayer surfaces, for example x and y Cartesian coordinate and enough vacuum were provided to isolate the system from its neighbors. For investigation of structural and electronic properties of bulk and nano-layers several approximation were used and the results were in good agreement to the experiment and all materials were semiconductors. The effects of dangling bonds and nanolayer thickness on the electronic properties were explored, also cohesive energy were calculated to investigate the structural stability