Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах

В даній роботі методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціалу із перших принципів були отримані розподіли густини валентних електронів та електронні енергетичні спектри для напружених гетероструктур CdTe/ZnTe та гетероструктур CdTe/ZnTe з квантовими точками CdTe. Використовуючи авторсь...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Физическая инженерия поверхности
Date:2011
Main Authors: Балабай, Р.М., Піскльонов, С.С.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2011
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76896
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах / Р.М. Балабай, С.С. Піскльонов // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 213–220. — Бібліогр.: 17 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859484682081533952
author Балабай, Р.М.
Піскльонов, С.С.
author_facet Балабай, Р.М.
Піскльонов, С.С.
citation_txt Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах / Р.М. Балабай, С.С. Піскльонов // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 213–220. — Бібліогр.: 17 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Физическая инженерия поверхности
description В даній роботі методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціалу із перших принципів були отримані розподіли густини валентних електронів та електронні енергетичні спектри для напружених гетероструктур CdTe/ZnTe та гетероструктур CdTe/ZnTe з квантовими точками CdTe. Використовуючи авторське програмне забезпечення було виявлено, що механічне напруження плівки CdTe суттєво впливає на перебудову розподілу валентних електронів у плівці. Розподіл густини валентних електронів в гетеропереході отримує такий характер, котрий дозволяє сказати, що він узагальнюється для всіх атомів напружених пластів CdТе, а не тільки найближчої координаційної сфери. Показано, що дозволені енергетичні стани гетероструктури CdTe/ZnTe з квантовими точками CdTe перегруповуються з утворенням максимуму біля рівня Фермі. В данной работе методами функционала электронной плотности и псевдопотециала из первых принципов были получены распределения плотности валентных электронов и электронные энергетические спектры для напряженных гетеростуктур CdTe/ZnTe и гетероструктур CdTe/ ZnTe с квантовими точками CdTe. Используя авторское программное обеспечение, было обнаружено, что механическое напряжение пленки CdTe существенно влияет на перестройку распределения валентных электронов в пленке. Распределение плотности валентных электронов в гетеропереходе получает такой характер, который позволяет сказать, что он обобщается для всех атомов напряженных пластов CdТе, а не только ближайшей координационной сферы. Показано, что разрешенные энергетические состояния гетероструктуры CdTe/ZnTe с квантовыми точками CdTe перегруппировываются с образованием максимума около уровня Ферми. In this work, we used ab-initio calculations in the framework of the electron density functional theory and the pseudopotential have been obtained density distributions of valence electrons and the electron energy specters for strained geterostructures CdTe/ZnTe and geterostructures CdTe/ZnTe with quantum dots CdTe. Using author’s program code, it was found that the stress of the film CdTe significantly impacts on the restructuring of the distribution of valence electrons in the film. The density distribution of valence electrons in a geterostucture receives such a character that allows us to say that it can be generalized for all the atoms strained CdTe layers, not just the nearest coordination sphere. It is shown that the allowed energy states of the geterostructure CdTe/ZnTe with quantum dots CdTe rearrange to form a peak near the Fermi level.
first_indexed 2025-11-24T15:43:09Z
format Article
fulltext 213 ВСТУП І ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ В останні роки інтерес до непланарних, три- вимірних (3D) та механічно напружених на- півпровідникових наноструктур значно зріс через унікальні фізичні властивості, що при- таманні цим об’єктам і перспективність мож- ливих застосувань. Істотним поштовхом у розвитку фізики 3D наноструктур послужила запропонована російськими ученими нова технологія створення нанооб’єктів: нанотру- бок, нанокілець, наноспіралей й інших більш складних 3D об’єктів шляхом селективного УДК 621.315.592 ЕЛЕКТРОННІ ВЛАСТИВОСТІ НАПРУЖЕНИХ ШАРІВ CdTe та ZnTe У ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ Р.М. Балабай, С.С. Піскльонов Криворізький державний педагогічний університет, кафедра фізики та методики її навчання Україна Надійшла до редакції 25.07.2011 В даній роботі методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціалу із перших принципів були отримані розподіли густини валентних електронів та електронні енергетичні спектри для напружених гетероструктур CdTe/ZnTe та гетероструктур CdTe/ZnTe з квантовими точками CdTe. Використовуючи авторське програмне забезпечення було виявлено, що механічне напруження плівки CdTe суттєво впливає на перебудову розподілу валентних електронів у плівці. Розподіл густини валентних електронів в гетеропереході отримує такий характер, котрий дозволяє сказати, що він узагальнюється для всіх атомів напружених пластів CdТе, а не тільки найближчої координаційної сфери. Показано, що дозволені енергетичні стани гетероструктури CdTe/ZnTe з квантовими точками CdTe перегруповуються з утворенням максимуму біля рівня Фермі. Ключові слова: гетероструктура CdTe/ZnTe, квантові точки CdTe, розрахунки із перших прин- ципів, електронна густина, електронні енергетичні спектри. В данной работе методами функционала электронной плотности и псевдопотециала из первых принципов были получены распределения плотности валентных электронов и электронные энергетические спектры для напряженных гетеростуктур CdTe/ZnTe и гетероструктур CdTe/ ZnTe с квантовими точками CdTe. Используя авторское программное обеспечение, было об- наружено, что механическое напряжение пленки CdTe существенно влияет на перестройку распределения валентных электронов в пленке. Распределение плотности валентных электронов в гетеропереходе получает такой характер, который позволяет сказать, что он обоб- щается для всех атомов напряженных пластов CdТе, а не только ближайшей координационной сферы. Показано, что разрешенные энергетические состояния гетероструктуры CdTe/ZnTe с квантовыми точками CdTe перегруппировываются с образованием максимума около уровня Ферми. Ключевые слова: гетероструктура CdTe/ZnTe, квантовые точки CdTe, расчеты из первых принципов, электронная плотность, электронные энергетические спектры. In this work, we used ab-initio calculations in the framework of the electron density functional theory and the pseudopotential have been obtained density distributions of valence electrons and the electron energy specters for strained geterostructures CdTe/ZnTe and geterostructures CdTe/ZnTe with quantum dots CdTe. Using author’s program code, it was found that the stress of the film CdTe significantly impacts on the restructuring of the distribution of valence electrons in the film. The density distribution of valence electrons in a geterostucture receives such a character that allows us to say that it can be generalized for all the atoms strained CdTe layers, not just the nearest coordina- tion sphere. It is shown that the allowed energy states of the geterostructure CdTe/ZnTe with quan- tum dots CdTe rearrange to form a peak near the Fermi level. Keywords: geterostructure CdTe/ZnTe, quantum dots CdTe, ab-initio calculations, electron density, electron energy specters.  Р.М. Балабай, С.С. Піскльонов, 2011 ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 3, vol. 9, No. 3216 розтягання, тоді як розподіл біля атому Zn в нормальних умовах схожий на розподіл біля атому Cd із шару, що перебуває в умовах стис- нення. На рис. 2 приводяться перетини просто- рового розподілу густини валентних електро- нів поблизу атомів Cd, взятих із різних атом- них шарів. Так, на рис. 2а у верхніх рядках знаходяться перетини плівки CdTe, що скла- дається із 6 моношарів, в котрій можна ви- ділити пограничний із плівкою ZnTe шар та внутрішній, в нижньому ряді приводиться пе- ретин плівки CdTe, що складається всього із 2 моношарів, кожний із яких є пограничним із плівкою ZnTe шаром. На рис. 2б знаходя- ться перетини квантових точок CdTe, що вбудовані в напруженому стані в матрицю ZnTe, по різним атомним шарам, котрі скла- дають квантову точку: по, так званому “бу- в) г) Рис. 1. Перетини просторової густини валентних елек- тронів у площині (100) в околиці атомів для плівок гетеропереходів: a) – поблизу атома Cd ненапруженого шару; б) – поблизу атома Cd напруженого шару; в) – поблизу атома Zn ненапруженого шару; г) – поблизу атома Zn розтягнутого шару. Рис. 2а. Перетини просторової густини валентних електронів у площинах (110) та (100) в околиці атомів Cd для напружених (стиснутих) плівок CdTe гетеро- переходів. Рис. 2б. Перетини просторової густини валентних електронів у площинах (110) та (100) в околиці атомів Cd для шарів квантових точок CdTe. ЕЛЕКТРОННІ ВЛАСТИВОСТІ НАПРУЖЕНИХ ШАРІВ CdTe та ZnTe У ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ 217 Деталі просторового розподілу густини ва- лентних електронів біля вершини квантової точки приводяться на рис. 5. Видно, як кван- това точка CdТе окреслюється областями електронної густини інтенсивнішими за зага- льним зарядом ніж області матриці ZnТе. в) Рис. 3. Просторовий розподіл густини валентних елек- тронів для двох інверсно розташованих плівок, що моделюються атомним базисом варіанту № 3 та варі- анту №4: а) – електронна густина, що відповідає від- носному значенню (0.8 – 0.9) від максимального зна- чення; б) – електронна густина, що відповідає віднос- ному значенню (0.60.7); в) – електронна густина, що відповідає відносному значенню (0.4 – 0.5). (Білі сфе- ри позначають атоми Cd, сірі – Zn, сині – Te). а) б) ферному”, що є суцільним моношаром CdTe, і далі по наступним шарам, котрі представля- ють собою пластини шарів CdТе в оточенні ZnТе, що зменшуються за розмірами у на- прямку вершини квантової точки. Загальний вигляд плівок гетеропереходів та квантових точок приводиться на рис. 3, із якого можна встановити, що максимальна електронна густина приходиться на механіч- но напружені частини гетеропереходів та ква- нтових точок. Рис. 4. Просторовий розподіл густини валентних елек- тронів для ізозначення (0.5 – 0.6) та його перетини у взаємно перпендикулярних площинах в околі атома Cd радіусом 1.4 D для окремої плівки CdТе із 3 моно- шарів. Р.М. БАЛАБАЙ, С.С. ПІСКЛЬОНОВ ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 3, vol. 9, No. 3 ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 3, vol. 9, No. 3218 в) г) а) б) д) е) Рис. 5. Просторовий розподіл густини валентних елек- тронів в околиці радіусом 2.8 D біля атому Cd із вер- шини квантової точки: а) – електронна густина, що відповідає відносному значенню (0.9 – 1.0) від макси- мального значення; б) – електронна густина, що від- повідає відносному значенню (0.8 – 0.9); в) – електрон- на густина, що відповідає відносному значенню (0.7 – 0.8); г) – електронна густина, що відповідає віднос- ному значенню (0.6 – 0.7); д) – електронна густина, що відповідає відносному значенню (0.5 – 0.6); е) – електронна густина, що відповідає відносному значенню (0.4 – 0.5). Рис. 7. Просторовий розподіл густини валентних елек- тронів, що відповідає відносному значенню (0.8 – 0.9) від максимального, в околиці радіусом 1.4 D біля ато- мів Cd (зліва) та Te (справа) із внутрішнього шару гете- ропереходу варіанту № 3. Рис. 9. Просторовий розподіл густини валентних елек- тронів, що відповідає відносному значенню (0.6 – 0.7) від максимального, в околиці радіусом 1.4 D біля ато- мів Cd (зліва) та Te (справа) із внутрішнього шару гете- ропереходу варіанту № 3. На рис. 6 – 10 приводяться просторові розподіли густини валентних електронів для різних ізозначень в околі атомів Cd та Те із атомних шарів гетеропереходу варіанту № 3, Рис. 6. Просторовий розподіл густини валентних елек- тронів, що відповідає відносному значенню (0.9 – 1.0) від максимального, в околиці радіусом 1.4 D біля ато- мів Cd (зліва) та Te (справа) із внутрішнього шару гете- ропереходу варіанту № 3. огляд охоплює сфери радіусом 1.4 D. Для виявлення їх особливостей на рис. 4 приво- дяться електронні розподіли в поодинокій не- напруженій плівці CdТе на три моношари. Порівнюючи ці розподіли з розподілами в гетеропереході, видно, що їх сотоподібний характер біля атомів Cd переходить у непе- рервний, що охоплює всю плівку, для гетеро- переходу. Розподіл густини валентних елект- Рис. 8. Просторовий розподіл густини валентних елек- тронів, що відповідає відносному значенню (0.7 – 0.8) від максимального, в околиці радіусом 1.4 D біля ато- мів Cd (зліва) та Te (справа) із внутрішнього шару гете- ропереходу варіанту № 3. ЕЛЕКТРОННІ ВЛАСТИВОСТІ НАПРУЖЕНИХ ШАРІВ CdTe та ZnTe У ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ ФІП ФИП PSE, 2011, т. 9, № 3, vol. 9, No. 3220 4. Golod S.V., Prinz V.Ya., Mashanov V.I., Guta- kovsky A.K.//Semicond. Sci. Technol. – 2001. – Vol. 16. – P. 181-185. 5. Nastaushev Y.V., Prinz V.Ya., Svitasheva S.N.// Nanotechnology. – 2005. – Vol. 16. – P. 908-912. 6. Luchnikov V., Stamm M.//Physica E. – 2007. – Vol. 37. – P. 236-240. 7. Fomin V.M., Shiplyuk A.N., Aniskin V.M., Mas- lov A.A., Paі V.V., Prinz V.Ya., Seleznev V.A.// Doklady Physics. – 2006. – Vol. 51. – P. 132. 8. Schmidt O., Schmarje N., Deneke C., Muller C., Jin-Phillipp N.Y.//Adv. Mater. – 2001. – Vol. 13. – P. 756-759. 9. Schumacher O., Mendach S., Welsch H., Schramm A., Heyn C., Hansen W.//Appl. Phys. Lett. – 2005. – Vol. 86. – P. 143109. 10. Prinz V.Y., Golod S.V.//J. Appl. Mech. Tech. Phys. – 2006. – Vol. 47. – P. 867-878. 11. Golod S., Prinz V., Wagli P., Zhang L., Kirfel O., Deckhardt E., Glaus F., David C., Grutzma- cher D.//Appl. Phys. Lett. – 2004. – Vol. 84. – P. 3391. 12. Алышев С.В., Забежайлов А.О., Миронов Р.А., Козловский В.И., Дианов Е.М. Формирование полупроводниковых 3D наноструктур на ос- нове ZnSe//Физика и техника полупровод- ников. – 2010. – Т. 44, Вып. 1. – С. 75-78. 13. Zabezhaylov A.O., Alishev S.V., Mironov R.A., Vasiliev S.A., Grekov M.V., Dianov E.M.//Proc. 16th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology. (Vladivostok, Russia). – 2008. – P. 23. 14. Alyshev S.V., Zabezhaylov A.O., Mironov R.A., Kozlovsky V.I., Dianov E.M.//Proc. 16th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technolo- gy. (Vladivostok, Russia). – 2008. – P. 19. 15. Кучеренко И., Виноградов В., Трушин А., Карчевски Г. Влияние толщины слоев CdTe и ZnTe на спектры катодолюминесценции в напряженных сверхрешетках CdTe/ZnTe со слоями квантовых точек//ФТТ. – 2009. – Т. 51, Вып. 11. – С. 2246-2250. 16. Mackowski S. at all.//Phys. Rev. B. – 2004. – Vol. 69. – P. 205325. 17. Балабай Р.М. Обчислювальні методи із пер- ших принципів у фізиці твердого тіла: кванто- во-механічна молекулярна динаміка. – Кри- вий Ріг: Видавничий дім, 2009 – 123 с. LІTERATURA 1. Prinz V.Ya., Seleznev V.A., Gutakovskyetal A.K. //Physica E. – 2000. – Vol. 6. – P. 828. 2. Prinz V.Ya., Chehovskiy A.V., Preobrazenskii V.V., Semyagin B.R., Gutakovsky A.K.//Nanotechno- logy. – 2002. – Vol. 13. – P. 231-233. ЕЛЕКТРОННІ ВЛАСТИВОСТІ НАПРУЖЕНИХ ШАРІВ CdTe та ZnTe У ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ 3. Prinz V.Ya.//Microelectron. Eng.–2003.– Vol. 69. – P. 466-475. 4. Golod S.V., Prinz V.Ya., Mashanov V.I., Guta- kovsky A.K.//Semicond. Sci. Technol. – 2001. – Vol. 16. – P. 181-185. 5. Nastaushev Y.V., Prinz V.Ya., Svitasheva S.N.// Nanotechnology. – 2005. – Vol. 16. – P. 908-912. 6. Luchnikov V., Stamm M.//Physica E. – 2007. – Vol. 37. – P. 236-240. 7. Fomin V.M., Shiplyuk A.N., Aniskin V.M., Mas- lov A.A., Paі V.V., Prinz V.Ya., Seleznev V.A.// Doklady Physics. – 2006. – Vol. 51. – P. 132. 8. Schmidt O., Schmarje N., Deneke C., Muller C., Jin-Phillipp N.Y.//Adv. Mater. – 2001. – Vol. 13. – P. 756-759. 9. Schumacher O., Mendach S., Welsch H., Schramm A., Heyn C., Hansen W.//Appl. Phys. Lett. – 2005. – Vol. 86. – P. 143109. 10. Prinz V.Y., Golod S.V.//J. Appl. Mech. Tech. Phys. – 2006. – Vol. 47. – P. 867-878. 11. Golod S., Prinz V., Wagli P., Zhang L., Kirfel O., Deckhardt E., Glaus F., David C., Grutzma- cher D.//Appl. Phys. Lett. – 2004. – Vol. 84. – P. 3391. 12. Alyshev S.V., Zabezhajlov A.O., Mironov R.A., Kozlovskij V.I., Dianov E.M. Formirovanie polu- provodnikovyh 3D nanostruktur na osnove ZnSe //Fizika i tehnika poluprovodnikov. – 2010. – T. 44, Vyp. 1. – S. 75-78. 13. Zabezhaylov A.O., Alishev S.V., Mironov R.A., Vasiliev S.A., Grekov M.V., Dianov E.M.//Proc. 16th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology. (Vladivostok, Russia). – 2008. – P. 23. 14. Alyshev S.V., Zabezhaylov A.O., Mironov R.A., Kozlovsky V.I., Dianov E.M.//Proc. 16th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology. (Vladivostok, Russia). – 2008. – P. 19. 15. Kucherenko I., Vinogradov V., Trushin A., Kar- chevski G. Vlijanie tolshhiny sloev CdTe i ZnTe na spektry katodoljuminescencii v naprjazhen- nyh sverhreshetkah CdTe/ZnTe so slojami kvan- tovyh tochek//FTT. – 2009. – T. 51, Vyp. 11. – S. 2246-2250. 16. Mackowski S. at all.//Phys. Rev. B. – 2004. – Vol. 69. – P. 205325. 17. Balabaj R.M. Obchisljuval’nі metodi іz pershih principіv u fіzicі tverdogo tіla: kvantovo-meha- nіchna molekuljarna dinamіka. – Krivij Rіg: Vi- davnichij dіm, 2009 – 123 s.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76896
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1999-8074
language Ukrainian
last_indexed 2025-11-24T15:43:09Z
publishDate 2011
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
record_format dspace
spelling Балабай, Р.М.
Піскльонов, С.С.
2015-02-13T06:43:00Z
2015-02-13T06:43:00Z
2011
Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах / Р.М. Балабай, С.С. Піскльонов // Физическая инженерия поверхности. — 2011. — Т. 9, № 3. — С. 213–220. — Бібліогр.: 17 назв. — укр.
1999-8074
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76896
621.315.592
В даній роботі методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціалу із перших принципів були отримані розподіли густини валентних електронів та електронні енергетичні спектри для напружених гетероструктур CdTe/ZnTe та гетероструктур CdTe/ZnTe з квантовими точками CdTe. Використовуючи авторське програмне забезпечення було виявлено, що механічне напруження плівки CdTe суттєво впливає на перебудову розподілу валентних електронів у плівці. Розподіл густини валентних електронів в гетеропереході отримує такий характер, котрий дозволяє сказати, що він узагальнюється для всіх атомів напружених пластів CdТе, а не тільки найближчої координаційної сфери. Показано, що дозволені енергетичні стани гетероструктури CdTe/ZnTe з квантовими точками CdTe перегруповуються з утворенням максимуму біля рівня Фермі.
В данной работе методами функционала электронной плотности и псевдопотециала из первых принципов были получены распределения плотности валентных электронов и электронные энергетические спектры для напряженных гетеростуктур CdTe/ZnTe и гетероструктур CdTe/ ZnTe с квантовими точками CdTe. Используя авторское программное обеспечение, было обнаружено, что механическое напряжение пленки CdTe существенно влияет на перестройку распределения валентных электронов в пленке. Распределение плотности валентных электронов в гетеропереходе получает такой характер, который позволяет сказать, что он обобщается для всех атомов напряженных пластов CdТе, а не только ближайшей координационной сферы. Показано, что разрешенные энергетические состояния гетероструктуры CdTe/ZnTe с квантовыми точками CdTe перегруппировываются с образованием максимума около уровня Ферми.
In this work, we used ab-initio calculations in the framework of the electron density functional theory and the pseudopotential have been obtained density distributions of valence electrons and the electron energy specters for strained geterostructures CdTe/ZnTe and geterostructures CdTe/ZnTe with quantum dots CdTe. Using author’s program code, it was found that the stress of the film CdTe significantly impacts on the restructuring of the distribution of valence electrons in the film. The density distribution of valence electrons in a geterostucture receives such a character that allows us to say that it can be generalized for all the atoms strained CdTe layers, not just the nearest coordination sphere. It is shown that the allowed energy states of the geterostructure CdTe/ZnTe with quantum dots CdTe rearrange to form a peak near the Fermi level.
uk
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
Физическая инженерия поверхности
Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах
Article
published earlier
spellingShingle Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах
Балабай, Р.М.
Піскльонов, С.С.
title Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах
title_full Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах
title_fullStr Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах
title_full_unstemmed Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах
title_short Електронні властивості напружених шарів CdTe та ZnTe у гетероструктурах
title_sort електронні властивості напружених шарів cdte та znte у гетероструктурах
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76896
work_keys_str_mv AT balabairm elektronnívlastivostínapruženihšarívcdtetaznteugeterostrukturah
AT písklʹonovss elektronnívlastivostínapruženihšarívcdtetaznteugeterostrukturah