Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất điện tử và quang học của hợp chất NaGaS2: tính toán từ nguyên lý đầu tiên
Tóm tắt
Trong bài viết này, dựa trên lý thuyết chức năng mật độ (DFT) và sử dụng phương pháp sóng phẳng tăng cường tuyến tính với tiềm năng đầy đủ, các tính chất điện tử và quang học của NaGaS2 đã được tính toán. Các tính chất điện tử cho thấy rằng mật độ điện tử xung quanh liên kết Ga–S lớn hơn so với liên kết Na–S. Các trạng thái chính trong vùng năng lượng hóa trị và vùng dẫn điện liên quan đến obital S-p và Ga-s cũng như Ga-p. NaGaS2 là một chất bán dẫn với khoảng cách băng trực tiếp là 4.2 eV. Các tính chất quang học cho thấy hằng số điện môi tĩnh theo hướng x lớn hơn so với hướng z. Các chỉ số khúc xạ tĩnh của hợp chất NaGaS2 được thu được lần lượt là 1.95 và 1.92 theo hướng x và z. Sự khác biệt của chỉ số khúc xạ trong khoảng năng lượng từ 0 đến 3 eV là khoảng không đổi và bằng 0.037. Các tính toán của chúng tôi cho thấy năng lượng plasmon của NaGaS2 lần lượt là 17.64 eV và 17.14 eV theo hướng x và z.
Từ khóa
#NaGaS2 #tính chất điện tử #tính chất quang học #DFT #khoảng cách băng #chỉ số khúc xạTài liệu tham khảo
Becke, A.D., Johnson, E.R.: A simple effective potential for exchange. J. Chem. Phys. 124(22), 221101–221104 (2006)
Blaha, P., Schwarz, K., Tran, F., Laskowski, R., Madsen, G.K., Marks, L.D.: WIEN2k: an APW+ lo program for calculating the properties of solids. J. Chem. Phys. 152(7), 074101–074130 (2020)
Elert, G.: Buoyancy. In: The Physics Hypertextbook. hypertextbook 1–100 (2021)
Fox, M.: Optical properties of solids, ser. In: Oxford Master Series in Physics: Condensed Matter Physics. Oxford University 1–100 (2001)
Goslowsky, H., Fiechter, S., Könenkamp, R., Lewerenz, H.: Chemical vapor transport of CuInS2: correlation of growth induced defect structure and photoactivity. Solar Energy Mater. 13(3), 221–232 (1986)
Hou, D., Nissimagoudar, A.S., Bian, Q., Wu, K., Pan, S., Li, W., Yang, Z.: Prediction and characterization of NaGaS2, a high thermal conductivity mid-infrared nonlinear optical material for high-power laser frequency conversion. Inorg. Chem. 58(1), 93–98 (2018)
Jia, N., Wang, S., Gao, Z., Wu, Q., Li, C., Zhang, X., Yu, T., Lu, Q., Tao, X.: Optimized growth of large-sized LiInSe2 crystals and the electric-elastic properties. Cryst. Growth Des. 17(11), 5875–5880 (2017)
Karaagac, H., Parlak, M.: The investigation of structural, electrical, and optical properties of thermal evaporated AgGaS2 thin films. Thin Solid Films 519(7), 2055–2061 (2011)
Kosobutsky, A., Basalaev, Y.M., Poplavnoi, A.: Lattice dynamics of chalcopyrite semiconductors LiAlTe2, LiGaTe2 and LiInTe2. Physica Status Solidi (b) 246(2), 364–371 (2009)
Li, Y., Lin, J., Fang, Z., Qiu, M., Huang, X., Ding, K., Chen, W., Zhang, Y.: Pressure-tuning the nonlinear-optical properties of AgGaS 2 crystal: a first-principle study. Opt. Mater. Express 5(8), 1738–1751 (2015)
Li, X., Liang, F., Liu, T., Li, H.: Na 2 GaS 2 Cl: a new sodium-rich chalcohalide with two-dimensional [GaS 2]∞ layers and wide interlayer space. Dalton Trans. 50(32), 11167–11172 (2021)
Mohamed, B., Allel, M., Bendouma, D., Miloud, B., Baghdad, M.: Improved electronic structure and optical performance of Bi2Te3-xSex from first-principle calculations within TB-mBJ exchange potential. Mater. Res. 21 1–9 (2017)
Perdew, J.P., Burke, K., Ernzerhof, M.: Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett. 77(18), 3865 (1996)
Saha, S., Sinha, T., Mookerjee, A.: Electronic structure, chemical bonding, and optical properties of paraelectric BaTiO 3. Phys. Rev. B 62(13), 8828–8834 (2000)
Sugan, S., Baskar, K., Dhanasekaran, R.: Structural, optical and thermal properties of CuGaS2 crystals by chemical vapor transport (CVT) method. Optik 126(23), 4326–4329 (2015)
Verma, A.S., Sarkar, B.K., Sharma, S., Bhandari, R., Jindal, V.K.: Models for lattice thermal expansion and thermal conductivity for ternary (ANB2+ NC27− N) tetrahedral semiconductors. Mater. Chem. Phys. 127(1–2), 74–78 (2011)
Yaseen, M.S., Murtaza, G., Khalil, R.A.: First principle study of structural, electronic, optical, and transport properties of ternary compounds NaGaX 2 (X= S, Se, and Te) in tetragonal chalcopyrite phase. Opt. Quant. Electron. 51(11), 1–14 (2019)
Zhou, H.-G., Wen, X.-W., Fang, Z.-X., Li, Y., Ding, K.-N., Huang, X., Zhang, Y.-F.: Electronic Structures and Optical Properties of AgGa (S1–x Se x) 2 Solid Solutions. Acta Phys. Chim. Sin. 29(5), 920–928 (2013)
Zuo, C., Zhong, C.: Theoretical study of mechanical, thermal and optical properties of a newly predicted tetragonal NaGaS2. Solid State Commun. 312, 113872 (2020)