Неэмпирические расчеты устойчивости, электронных и фононных свойств монослоев и нанотрубок на основе халькогенидов галлия(II)

Содержание



Введение........................................................................................................................................... 3

1. Литературный обзор............................................................................................................... 6

1.1 Свойства объёмных кристаллов GaS и GaSe.................................................................. 6

1.2 Свойства монослоёв GaS и GaSe..................................................................................... 13

1.3 Свойства нанотрубок GaS и GaSe................................................................................... 16

2. Методическая часть.............................................................................................................. 19

2.1 Выбор расчётной схемы.................................................................................................... 19

2.2 Выделение монослоёв и сворачивание их в нанотрубки........................................... 26

3. Обсуждение результатов...................................................................................................... 31

3.1 Структурные, энергетические и фононные свойства объёмных кристаллов....... 31

3.2. Структурные, энергетические и фононные свойства монослоёв........................... 36

3.3. Структурные, энергетические и фононные свойства нанотрубок......................... 41

Выводы........................................................................................................................................... 56

Благодарности............................................................................................................................. 57

Список литературы.................................................................................................................... 58

Приложения.................................................................................................................................. 66
































2

Введение

Слоистые кристаллы халькогенидов галлия (II) в настоящее время активно используются в лазерной оптике в качестве материалов «активной среды» или «рабочего тела» фемтосекундных лазеров и лазеров на основе CO2 ввиду своей способности генерировать широкополосное излучение в ближней ИК-области и в диапазоне миллиметровых длин волн [1–3]. Показано, что GaSe может применяться в электрохимических ячейках для фотовольтаики как материал для солнечных батарей [4]. В свою очередь, GaS благодаря высокому сродству к поверхности GaAs используется для пассивации этого перспективного полупроводника, что предотвращает деградацию люминесценции GaAs в течение длительного времени [5,6]. Помимо этого, GaS, GaSe и твёрдые растворы на их основе обладают фото- и электролюминесценцией [7,8] с высоким значениям светового отклика, что определяет возможность их использования в оптоэлектронных приборах в качестве высокочувствительных материалов для фотодетекторов [9–11]. Обширность применения этих материалов обусловлена анизотропией оптических, электронных и оптоэлектронных свойств, что в свою очередь вызвано особенностями строения объёмных кристаллов этих соединений.

Монохалькогениды галлия принадлежат к полупроводниковым материалам типа A^IIIB^VI (соединение элементов третьей и шестой групп). Полезные свойства данных соединений могут быть модифиц