Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів

За допомогою метод функціоналу електронної густини та псевдопотенціялу із перших принципів одержано розподіли густини валентних електронів і електронні спектри епітаксійних гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/CdTe та Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/ZnS. Визначено зменшення густини електронного...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Datum:	2012
1. Verfasser:	Балабай, Р.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainisch
Veröffentlicht:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2012
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75889
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів / Р.М. Балабай // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 847-857. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860157126830194688
author	Балабай, Р.М.
author_facet	Балабай, Р.М.
citation_txt	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів / Р.М. Балабай // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 847-857. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
description	За допомогою метод функціоналу електронної густини та псевдопотенціялу із перших принципів одержано розподіли густини валентних електронів і електронні спектри епітаксійних гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/CdTe та Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/ZnS. Визначено зменшення густини електронного заряду в шарах CdTe та ZnS, що покривають плівку CdхHg1-xTe (ізолювальний ефект). Визначено наявність потенціяльних бар’єрів на роздільчій межі шарів CdTe та CdхHg1-xTe (х = 0,2), а також ZnS та CdхHg1-xTe (х = 0,2). The valence-electrons’ density distributions and the electronic energy spectra for the epitaxial Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0.2)/CdTe and Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0.2)/ZnS heterostructures are calculated by the methods of the density functional theory and the pseudopotential construction from the first principles. Reduction of the electron-charge density within the CdTe (or ZnS) layers covering the CdхHg1-xTe film (an insulating effect) is observed. The presence of the potential barriers on the interface of the CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0.2) or ZnS/CdхHg1-xTe (х = 0.2) layers is revealed. При помощи методов функционала электронной плотности и псевдопотенциала из первых принципов рассчитаны распределения плотности валентных электронов и электронные спектры эпитаксиальных гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/CdTe и Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х - 0,2)/ZnS. Определено уменьшение плотности электронного заряда в слоях CdTe и ZnS, которые покрывают плёнку CdхHg1-xTe (изолирующий эффект). Обнаружено наличие потенциальных барьеров на границе раздела слоёв CdTe та CdхHg1-xTe (х = 0,2), а также ZnS и CdхHg1-xTe (х = 0,2).
first_indexed	2025-12-07T17:53:32Z
format	Article
fulltext	847 PACS numbers:71.15.Dx, 71.15.Mb,71.15.Pd,71.18.+y,71.20.Nr,71.55.Gs, 81.65.Rv Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів Р. М. Балабай Криворізький педагогічний інститут ДВНЗ «Криворізький національний університет», кафедра фізики та методики її навчання, просп. Гагаріна 54, 50086 Кривий Ріг, Україна За допомогою метод функціоналу електронної густини та псевдопотенція- лу із перших принципів одержано розподіли густини валентних електро- нів і електронні спектри епітаксійних гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe та Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS. Визначено зменшення густини електронного заряду в шарах CdTe та ZnS, що покривають плівку CdхHg1хTe (ізолювальний ефект). Визначено наявність потенціяльних бар’єрів на роздільчій межі шарів CdTe та CdхHg1хTe (х0,2), а також ZnS та CdхHg1хTe (х0,2). The valence-electrons’ density distributions and the electronic energy spectra for the epitaxial Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0.2)/CdTe and Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0.2)/ZnS heterostructures are calculated by the methods of the density functional theory and the pseudopotential construction from the first princi- ples. Reduction of the electron-charge density within the CdTe (or ZnS) layers covering the CdхHg1хTe film (an insulating effect) is observed. The presence of the potential barriers on the interface of the CdTe/CdхHg1хTe (х0.2) or ZnS/CdхHg1хTe (х0.2) layers is revealed. При помощи методов функционала электронной плотности и псевдопотен- циала из первых принципов рассчитаны распределения плотности валент- ных электронов и электронные спектры эпитаксиальных гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1xTe (х0,2)/CdTe и Si/CdTe/CdхHg1xTe (х0,2)/ZnS. Определено уменьшение плотности электронного заряда в слоях CdTe и ZnS, которые покрывают плёнку CdхHg1xTe (изолирующий эффект). Об- наружено наличие потенциальных барьеров на границе раздела слоёв CdTe та CdхHg1xTe (х0,2), а также ZnS и CdхHg1xTe (х0,2). Ключові слова: розрахунки із перших принципів, епітаксійні напівпрові- дникові гетероструктури, напівпровідникиА ІІBVI, ізолювальний ефект. Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2012, т. 10, № 4, сс. 847—857  2012 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 848 Р. М. БАЛАБАЙ (Отримано 16 грудня 2011 р.; після доопрацювання – 1 травня 2012 р.) 1. ВСТУП Епітаксійні шари CdHgTe (КРТ) являються зараз основним матері- ялом для одержання багатоелементних фотоприймальних пристро- їв інфрачервоної области спектру [1]. З одного боку, техніка моле- кулярно-променевої епітаксії (МПЕ) уможливлює легко виростити шари CdHgTe зі змінним за товщиною складом, з іншого, при гете- роепітаксії КРТ методою МПЕ на альтернативних підложжях ви- никає необхідність розв’язання складних фізичних і технічних проблем. Гетероепітаксійне вирощення CdHgTe на підложжі крем- нію є ключовим елементом технології виготовлення монолітних ін- фрачервоних детекторів. Для цього першим на підложжі кремнію вирощується буферний шар CdTe, а потім, в єдиному процесі епіта- ксійного осадження, шар CdHgTe. Відомо, що кристалічна струк- тура кремнію є діямантоподібною, а кристалічна структура CdTe- типу цинкової світні. Ці два типи ґратниць достатньо подібні, тоб- то, якщо атоми двох сортів ґратниці типу цинкової світні замінити атомами кремнію, то кристал набуде діямантоподібної структури. Для епітаксійного вирощування шарів CdTe на підложжі Si відомі результати [2—8], коли вирощені шари CdTe мали орієнтацію подіб- ну до орієнтації кремнійового підложжя. Якщо підложжя завер- шувалося площиною (100), то на ньому виростав епітаксійний шар CdTe теж типу (100); коли використовувалося підложжя (111), то на ньому ріс шар CdTe типу (111). Але подібне вирощування має ос- новну проблему, що пов’язана з розбіжністю параметрів ґратниць CdTe та кремнію в 19%, яку не можна уникнути. GaAs має структу- ру типу цинкової світні, що і CdTe, і може бути використаний як підложжя або як буферний шар на кремнійовому підложжі. Однак, розбіжність параметрів ґратниць GaAs та CdTe скорочується тільки до 14,6%. Для росту CdTe на поверхні GaAs можна починати епіта- ксію зі сполуки, близької за фізико-хемічними властивостями до CdTe, але яка має меншу неузгодженість параметрів ґратниць. Та- кою сполукою є ZnTe, для якого неузгодженість параметрів ґрат- ниць з GaAs становить 7%. Значна розбіжність параметрів ґратниць підложжя та зростаючої плівки викликає появу в плівці кристалічних дефектів. Однак, такі гетероструктури можуть бути вирощені й без дефектів, але бути значно напруженими, як це доповідалося авторами [9]. Для пасивації поверхні плівок КРТ зазвичай використовують ді- електричні шари [10], що осаджуються на поверхні інфрачервоних фотоприймальних пристроїв в окремому технологічному процесі. Спростити технологію пасивації можна при вирощуванні широко- ПАСИВАЦІЯ ЕПІТАКСІЙНИХ СТРУКТУР CdHgTe: РОЗРАХУНКИ 849 зонного шару на поверхні в єдиному процесі виготовлення матерія- лу [11]. Наприклад, вирощування зверху робочого складу CdHgTe шару CdTe практикується з метою пасивації поверхні КРТ; при цьому широкозонний CdTe замінює собою пасивувальний діелект- рик. Однак, не ясно чим визначаються діелектричні властивості CdTe. Автори роботи [12], провівши порівняльну аналізу пасивувальних властивостей різних діелектричних плівок для матеріялу CdHgTe, вказують, що плівка ZnS формує якісну роздільчу межу на щойно- щавленому CdHgTe з низькою густиною поверхневих станів Nss. Багатолітня практика дослідників [13] показала, що плівку ZnS можна успішно використовувати не тільки в технологічному про- цесі виготовлення (як маску при йонному леґуванні) n  —p-переходів на p-Hg1xCdxTe c x 0,2, але і для остаточної пасивації фотодіодних структур. Дану роботу присвячено теоретичному дослідженню електрон- них властивостей гетероструктур, що містять шар однорідного CdхHg1хTe (х0,2), епітаксійно нанесеного напружено на підлож- жя Si, з буферним шаром CdTe, і завершеного пасивувальним ша- ром CdTe (або ZnS). 2. МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ ОБЧИСЛЕННЯ Результати були одержані за допомогою авторського програмного коду [14], що реалізує квантово-механічну динаміку Кар— Паррінелло з використанням локального наближення функціоналу електронної густини та нормозберігального псевдопотенціялу із пе- рших принципів Бечелета, Хеменна, Шльотера або Хартвігсена, Гоедекера, Хьюттера. Основні стани електронно-ядрових систем визначалися за альґоритмом квантової динаміки, якщо одночасно оптимізувалися змінні електронної та ядрових підсистем, або шля- хом діягоналізації матриці Кона—Шема, якщо визначалися тільки електронні змінні при фіксованих атомових кістяках. Услід Кону і Шему, електронна густина записувалася в термінах зайнятих орто- нормованих одночастинкових хвильових функцій: 2 ( ) ( )i i n  r r . (1) Точка на поверхні потенціяльної енергії в наближенні Борна— Оппенгаймера визначалася мінімумом відносно хвильових функцій енергетичного функціоналу: 2 3 * 2 [{ }, { }, { }] ( ) ( ) [{ ( )}, { }, { }], 2 i j i i j i E R d r U n R m                    r r r  (2) 850 Р. М. БАЛАБАЙ де { } j R – координати атомових кістяків; { } – всі можливі зов- нішні впливи на систему. У загальноприйнятому формулюванні мінімізація енергетичного функціоналу (2) по відношенню до одночастинкових орбіталей при накладених на них додаткових умовах ортонормування призводить до одночастинкових рівнань Кона—Шема: 2 2 ( ) ( ) 2 ( ) i i i U m n            r r r  . (3) У даних розрахунках одночастинкова хвильова функція ( ) i  r роз- кладалася в ряд за пласкими хвилями; довжина ряду вибиралася такою, щоб на один атом базису припадало близько 20 пласких хвиль. У разі пошуку тільки електронних змінних при фіксованих атомових кістяках, обчислювалася матриця Кона—Шема для рів- нання (3) при певному значенні хвильового вектора k із Бріллюено- вої зони штучної надґратниці з тетрагональною елементарною ко- міркою, атомовий базис якої визначав атомову систему, що дослі- джувалася. Для дослідження електронних властивостей епітаксійних гете- роструктур Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe, Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS були створені атомові базиси примітивної комірки штучної надґратниці для відтворення нескінченних у двох напрям- ках (X, Y) композицій плівок з поверхнями типу (001) (напрямок Z) у структурі цинкової світні. Розташування атомів у базисі врахову- вало неоднорідне механічне напруження в гетероструктурі, а саме, у площині ХY розташування атомів сполук А ІІВVІ було стиснуте до параметрів ґратниці кремнію, у напрямку Z віддалі між атомовими площинами були такими, що відповідають власним параметрам ґратниці. Враховуючи ймовірність початку росту сполук типу А ІІВVІ на підложжі Si(001) або полярною поверхнею Те(001) або Cd(001), розглядався варіянт гетероструктур із завершувальною поверхнею Те(001) або Cd(001). Система плівок набиралася наступною комбі- нацією моноатомових площин у елементарній комірці, що транс- люється: 4 площини атомів Si (по 2 атоми в площині), 4 площини атомів Те або Cd, що чергуються, потім шар CdхHg1хTe, котрий для відтворення х0,2 моделювався 10 площинами, щоб на 10 атомів неметалу Те припадали 8 атомів Hg та 2 атоми Cd (по 2 атоми в пло- щинах елементарної комірки), і завершалася система 6 площинами атомів Те та Cd, що чергуються (рис. 1). Усього в базисі було 88 ато- мів. Для можливости порівнянь при аналізі результатів обчислю- валися також такі атомові системи: CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe та CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS (загалом 20 моноатомових шарів), що мали параметри ґратниці (6,48 Å) і розташування атомів, як у CdTe; ПАСИВАЦІЯ ЕПІТАКСІЙНИХ СТРУКТУР CdHgTe: РОЗРАХУНКИ 851 вільні від напруг шари CdTe (20 моноатомових шарів), ZnS (20 моноатомових шарів) і CdхHg1хTe(х0,2) (20 моноатомових шарів); неоднорідно напружені шари CdTe (в площині XY шари стиснуті до параметрів ґратниці кремнію, в напрямку Z віддаль між атомо- вими площинами відповідає власним параметрам) і ZnS (у площині XY шари розтягнені до параметрів ґратниці CdTe, в напрямку Z від- даль між атомовими площинами відповідає власним параметрам). При цьому параметри елементарної комірки штучної надґратни- ці були такими, щоб у напрямках Х та Y змоделювати нескінченну площину плівок, а в напрямку Z – вільні поверхні типу (001). Кі- лькість валентних електронів для Cd, Hg або Zn покладалася рів- ною 12 (з урахуванням 10 d-електронів попередньої оболонки). Із використанням авторського програмного забезпечення були одер- жані електронний спектер для -точки Бріллюенової зони надґрат- ниці, просторові розподіли густини валентних електронів та їх пе- ретини. Атомовий базис не оптимізувався, розподіл електронів са- моузгоджувався за певну кількість ітерацій. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ОБЧИСЛЕННЯ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Перерізи просторового розподілу густини валентних електронів у різ- них площинах досліджуваних гетеропереходів наведено на рис. 1—5. Рис. 1. Просторовий розподіл густини валентних електронів гетерострук- тури CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe для ізозначення 0,9—1,0 від максима- льного (вид на елементарну комірку) та перетини просторового розподілу в площинах, проведених через різні атомові шари гетероструктури парале- льно роздільчій межі плівок. 852 Р. М. БАЛАБАЙ Рис. 2. Просторовий розподіл густини валентних електронів гетерострук- тури CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS для ізозначення 0,9—1,0 від максима- льного (вид на елементарну комірку) та перетини просторового розподілу в площинах, проведених через різні атомові шари гетероструктури парале- льно роздільчій межі плівок. Рис. 3. Просторовий розподіл густини валентних електронів гетерострук- тури Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe для ізозначення 0,9—1,0 від мак- симального (вид на елементарну комірку) та перетини просторового роз- поділу в площинах, проведених через різні атомові шари гетероструктури паралельно роздільчій межі плівок. ПАСИВАЦІЯ ЕПІТАКСІЙНИХ СТРУКТУР CdHgTe: РОЗРАХУНКИ 853 Рис. 4. Просторовий розподіл густини валентних електронів гетерострук- тури Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS для ізозначення 0,9—1,0 від макси- мального (вид на елементарну комірку, шар атомів S поверхневий) та пе- ретини просторового розподілу в площинах, проведених через різні атомо- ві шари гетероструктури паралельно роздільчій межі плівок. Рис. 5. Просторовий розподіл густини валентних електронів гетерострук- тури Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS для ізозначення 0,9—1,0 від макси- мального (вид на елементарну комірку, шар атомів Zn поверхневий) та пе- ретини просторового розподілу в площинах, проведених через різні атомо- ві шари гетероструктури паралельно роздільчій межі плівок. 854 Р. М. БАЛАБАЙ Інформацію на цих рисунках організовано наступним чином: зо- бражується примітивна комірка з атомовим базисом (наявність по- двоєних атомових структур вимагається внесенням в атомовий ба- зис операції інверсії, для уникнення комплексних чисел у матема- тичних виразах) і перерізи розподілу електронної густини в ній на різних рівнях паралельно роздільчій межі плівок. На рисунках 6, 7 наведено просторові розподіли густини валент- них електронів з різними ізозначеннями для гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe та CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS (відносні до максимального значення величини електронної густи- ни зменшуються зліва направо). Рис. 6. Просторовий розподіл густини валентних електронів у гетероструктурі Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe для (згори вниз) ізозначення 0,9—1,0 від мак- симального, ізозначення 0,8—0,9, ізозна- чення 0,7—0,8, ізозначення 0,6—0,7, ізоз- начення 0,5—0,6, ізозначення 0,1—0,2 від максимального. Рис. 7. Просторовий розподіл густини валентних електро- нів у гетероструктурі CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS для (згори вниз) ізозначення 0,8—0,9 від максимального, ізозначення 0,7—0,8, ізозна- чення 0,6—0,7, ізозначення 0,5—0,6, ізозначення 0,4—0,5, ізозначення 0,3—0,4, ізозна- чення 0,2—0,3, ізозначення 0,1—0,2 від максимального. ПАСИВАЦІЯ ЕПІТАКСІЙНИХ СТРУКТУР CdHgTe: РОЗРАХУНКИ 855 Видно, як спадає інтенсивність чорного кольору, котра пропор- ційна значенню електронної густини, в перерізах для атомових ша- рів CdTe та ZnS з буферних та ізолювальних прошарків (ізолюваль- ний ефект). У цій закономірності є відмінність для зразка гетеропереходу CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS, в якому шари CdTe та CdхHg1хTe (х0,2) механічно ненапружені, а шар ZnS розтягнений до параме- трів ґратниці CdTe (аCdTe6,48 Å, аZnS5,41 Å). Для цього гетеропе- реходу характерний максимум густини валентних електронів на межі шарів CdхHg1хTe (х0,2) та ZnS (див. рис. 2, 7). Коли ж шар ZnS майже ненапружений, а ця ситуація буває для гетеропереходу Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS, в якому плівки CdTe та CdхHg1хTe (х0,2) стиснені до параметра ґратниці Si (аSі5,43 Å), а шар ZnS – ні, тоді на ньому зменшується величина електронної густини, що характерно для ізолювальних шарів CdTe (див. рис. 1 та рис. 3—6). На рисунках 8—11 показано, як відбувається розподіл електронів за енергетичними зонами для -стану досліджених гетероструктур. Цей розподіл одержано шляхом числового обчислення похідної 0 lim , E N E    де N – кількість дозволених станів, що припадають на проміжок енергії E, з одержаного під час діягоналізації матриці Кона—Шема одночастинкового енергетичного спектру, кількість значень в якому контролюється розміром розкладу хвильової фун- кції. Відповідно до ідеології функціоналу електронної густини вияв- лялися зайняті стани при Т0 К (стани валентних зон), що умож- ливлювало визначити положення рівня Фермі, прив’язуючись до останнього зайнятого стану, кількість яких визначали половинною кількістю електронів (у зв’язку з неврахуванням спіну електрона). Визначення наявности потенціяльного бар’єру на роздільчій ме- жі шарів гетеропереходів CdTe та CdхHg1хTe (х0,2), ZnS та CdхHg1хTe (х0,2) можна виконати аналізуючи електронні спект- ри на рис. 10, 11, а саме значення енергій, що відповідають остан- ньому зайнятому рівню, тобто стелі валентної зони. Видно, що для плівок CdTe та ZnS ці енергії вищі ніж для плівки CdхHg1хTe (х0,2) – наявна ріжниця енергій і створює бар’єри для переносу електронів із плівки КРТ у шари CdTe та ZnS, створюючи тим ізо- лювальний ефект. Аналіза розподілів валентних електронів для гетероструктур S- i/CdTe/CdхHg1хTe(х0,2)/ZnS із завершальними поверхнями, що викладені або атомами металу Zn або неметалу S (рис. 9), дозволя- ють сказати, що гетероструктури, завершені атомами металу, ма- ють меншу енергію. 856 Р. М. БАЛАБАЙ Рис. 8. Розподіл валентних електро- нів за енергетичними зонами для - точки Бріллюенової зони надґратни- ці з атомовим базисом, що відтворює гетероструктури Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe та CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/CdTe (зверху вниз). По вер- тикальній вісі відкладено кількість станів, по горизонтальній – енерге- тичний діяпазон в атомових одини- цях. (Розрахунки виконано для Т0 К; права межа відповідає положенню останнього зайнятого рівня, тобто енергії Фермі.) Рис. 9. Розподіл валентних електро- нів за енергетичними зонами для - точки Бріллюенової зони надґратни- ці з атомовим базисом, що відтворює гетероструктури Si/CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS та CdTe/CdхHg1хTe (х0,2)/ZnS (зверху вниз). По верти- кальній вісі відкладено кількість станів, по горизонтальній – енерге- тичний діяпазон в атомових одини- цях. (Розрахунки виконано для Т0 К; права межа відповідає положенню останнього зайнятого рівня, тобто енергіїФермі.) Рис. 10. Розподіл валентних елект- ронів за енергетичними зонами для -точки Бріллюенової зони надґрат- ниці з атомовим базисом, що відтво- рює плівкові структури (20 атомових площин) CdTe та CdхHg1хTe (х0,2) (зверху вниз). По вертикальній вісі відкладено кількість станів, по гори- зонтальній – енергетичний діяпазон в атомових одиницях. (Розрахунки виконано для Т0 К; права межа ві- дповідає положенню останнього за- йнятого рівня, тобто енергіїФермі.) Рис. 11. Розподіл валентних елект- ронів за енергетичними зонами для -точки Бріллюенової зони надґрат- ниці з атомовим базисом, що відтво- рює плівкові структури (20 атомових площин) ZnS. По вертикальній вісі відкладено кількість станів, по гори- зонтальній – енергетичний діяпазон в атомових одиницях. (Розрахунки виконано для Т0 К; права межа ві- дповідає положенню останнього за- йнятого рівня, тобто енергії Фермі.) ПАСИВАЦІЯ ЕПІТАКСІЙНИХ СТРУКТУР CdHgTe: РОЗРАХУНКИ 857 4. ВИСНОВКИ Методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціялу із перших принципів одержано розподіли густини валентних електро- нів і електронні енергетичні спектри для гетероструктур, що містять шар однорідного CdхHg1хTe (х0,2), епітаксійно нанесеного напру- жено на підложжя Si з буферним шаром CdTe і завершеного пасиву- вальним шаром CdTe (або ZnS). Спостерігається зменшення густини валентних електронів у шарах CdTe (ізолювальний ефект), що покри- вають CdхHg1хTe, коли вони механічно напружені чи вільні від на- пружень; що стосується покривних шарів ZnS, то такий ефект більш виражений для вільних від напружень плівок. Визначено наявність потенціяльних бар’єрів на роздільчій межі шарів гетеропереходів CdTe і CdхHg1хTe (х0,2), ZnS і CdхHg1хTe (х0,2), що обмежують переноси електронів з плівки КРТ в ізолювальні шари CdTe і ZnS. Ге- тероструктури, завершені атомами металу, мають меншу енергію. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Ф. Ф. Сизов, Фотоэлектроника для систем видения в «невидимых» участ- ках спектра (Киев: Академпериодика: 2008). 2. A. Nouhi, G. Radhakrishnan, J. Katz, and K. Koliwad, Applied Physics Lett., 52, No. 24: 2028 (1988). 3. M. P. Halsall, J. J. Davies, J. E. Nicholls, B. Cockayne, P. J. Wright, and G. J. Russell, J. Cryst. Growth, 91, Iss. 1—2: 135 (1988). 4. G. S. Tompa, C. R. Nelson, M. A. Saracino, P. C. Colter, P. L. Anderson, W. H. Wright, and J. L. Schmit, Applied Physics Lett., 55, No. 1: 62 (1989). 5. Ing-Ruey Liaw, Kan-Sen Chou, and Shih-Lin Chang, J. Cryst. Growth, 100, Iss. 3: 508 (1990). 6. L. M. Smith, C. F. Byrne, D. Patel, P. Knowles, J. Thompson, G. T. Jenkin, T. Nguyen Duy, A. Durand, and M. Bourdillot, J. Vac. Sci. & Technol. A, 8, Iss. 2: 1078 (1990). 7. H. Ebe and H. Takigawa, Materials Science and Engineering: B, 16, No. 1/3: 57 (1993). 8. Y. Lo, R. N. Bicknell, T. H. Myers, J. F. Schetzina, and H. H. Stadelmaier, J. Appl. Phys., 54, No. 7: 4238 (1983). 9. N. Matsumura, T. Ohshima, J. Saraie, and Y. Yodogawa, J. Cryst. Growth, 71, Iss. 2: 361 (1985). 10. R. Pal, R. K. Bhan, K. C. Chhabra, and O. P. Agnihotri, Semiсond. Sci. Tech- nol., 11: 231 (1996). 11. C. A. Musca, J. F. Siliquini, K. A. Fynn, B. D. Nener, L. Faraone, and S. J. C. Irvine, J. Cryst. Growth, 71, Iss. 2: 1912 (1985). 12. Y. Nemirovsky and G. Bahir, J. Vac. Sci. & Technol. A, 7, Iss. 2: 450 (1989). 13. В. П.Бирюлин, С. А. Дудко, С. А. Коновалов, Ю. А. Пелевин, В. И. Туринов, Физика и техника полупроводников, 37, вып. 12: 1431 (2003). 14. Р. М. Балабай, Обчислювальні методи із перших принципів у фізиці твердо- го тіла: квантово-механічна молекулярна динаміка (Кривий Ріг: Видавни- чий дім: 2009).
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-75889
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1816-5230
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T17:53:32Z
publishDate	2012
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
record_format	dspace
spelling	Балабай, Р.М. 2015-02-05T16:42:35Z 2015-02-05T16:42:35Z 2012 Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів / Р.М. Балабай // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 847-857. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1816-5230 PACSnumbers:71.15.Dx,71.15.Mb,71.15.Pd,71.18.+y,71.20.Nr,71.55.Gs,81.65.Rv https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75889 За допомогою метод функціоналу електронної густини та псевдопотенціялу із перших принципів одержано розподіли густини валентних електронів і електронні спектри епітаксійних гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/CdTe та Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/ZnS. Визначено зменшення густини електронного заряду в шарах CdTe та ZnS, що покривають плівку CdхHg1-xTe (ізолювальний ефект). Визначено наявність потенціяльних бар’єрів на роздільчій межі шарів CdTe та CdхHg1-xTe (х = 0,2), а також ZnS та CdхHg1-xTe (х = 0,2). The valence-electrons’ density distributions and the electronic energy spectra for the epitaxial Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0.2)/CdTe and Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0.2)/ZnS heterostructures are calculated by the methods of the density functional theory and the pseudopotential construction from the first principles. Reduction of the electron-charge density within the CdTe (or ZnS) layers covering the CdхHg1-xTe film (an insulating effect) is observed. The presence of the potential barriers on the interface of the CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0.2) or ZnS/CdхHg1-xTe (х = 0.2) layers is revealed. При помощи методов функционала электронной плотности и псевдопотенциала из первых принципов рассчитаны распределения плотности валентных электронов и электронные спектры эпитаксиальных гетероструктур Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х = 0,2)/CdTe и Si/CdTe/CdхHg1-xTe (х - 0,2)/ZnS. Определено уменьшение плотности электронного заряда в слоях CdTe и ZnS, которые покрывают плёнку CdхHg1-xTe (изолирующий эффект). Обнаружено наличие потенциальных барьеров на границе раздела слоёв CdTe та CdхHg1-xTe (х = 0,2), а также ZnS и CdхHg1-xTe (х = 0,2). uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів Article published earlier
spellingShingle	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів Балабай, Р.М.
title	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів
title_full	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів
title_fullStr	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів
title_full_unstemmed	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів
title_short	Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів
title_sort	пасивація епітаксійних структур cdhgte: розрахунки із перших принципів
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75889
work_keys_str_mv	AT balabairm pasivacíâepítaksíinihstrukturcdhgterozrahunkiízperšihprincipív

Пасивація епітаксійних структур CdHgTe: розрахунки із перших принципів

Institution

Ähnliche Einträge