Electron Energy Characteristics of Two-Dimensional Hydroxysiloxane Structures with Defects of Substitution of Silicon Atoms by Titanium and Zirconium Atoms

Bài báo do nhóm tác giả TS. Nguyễn Thị Sạ- giảng viên Vật lý- khoa Khoa học cơ bản- trường Đại học Công nghiệp Hà Nội và Ths. Trịnh Thị Thu Hương phòng Khoa học công nghệ trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đăng trong tập 71 số 3 năm 2022 từ trang 103-111, xuất bản ngày 27 tháng 05 năm 2022 trên tạp chí “Mathematical Statistician and Engineering Applications”

Vật liệu bán dẫn và điện môi thấp chiều đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới do sự xuất hiện của các hiệu ứng vật lý mới, không tồn tại trong các vật liệu khối của các hợp chất có cùng thành phần. Những hiệu ứng này đóng một vai trò quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu cho công nghệ vi điện tử và công nghệ nano. Trong số đó có thể kể đến vật liệu SiO2 ở kích thước nano. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự có mặt của các khiếm khuyết trong các cấu trúc nano SiO2 dẫn đến sự thay đổi tính chất điện tử và quang học của chúng. Trong bài báo này, vận dụng phương pháp tính toán dựa trên lý thuyết phiếm hàm mật độ, nhóm tác giả đã phân tích các đặc trưng của phổ năng lượng điện tử và phổ hấp thụ quang học của các cấu trúc hydroxysiloxane hai chiều với các khiếm khuyết gây ra bởi sự thay thế đẳng trị các nguyên tử Si bằng các nguyên tử Ti và Zr. Các cấu trúc hydroxysiloxane hai chiều được mô phỏng là một lớp được cắt ra từ tinh thể SiO2 (β-cristobalite hoặc β-tridymite)

Abstract: A computation scheme based on density functional theory adapted for structures with translational symmetry with full optimization of geometrical parameters is applied to calculate the two-dimensional dielectric (single layer) hydroxysiloxane structures as an ideal composition as well as with defects of substitution of silicon atoms by titanium and zirconium atoms. The dependence of the electron energy spectrum and position of the optical absorption curves both on the type of atoms-substituents and their concentration is investigated. It is shown that at the substitution, besides boundaries shifts of energy bands and their widths, states with energies inside the region of forbidden energies corresponding to defect-free structure occur. Optical transitions involving these states appear in the absorption spectrum or in the form of separated bands, or of bands merging with the ones corresponding to transitions from 2p-top of valence band into the conduction band in dependence on the type of substituting atoms.

Keywords: DFT calculations, two-dimensional silica, substitution defect.

Toàn văn bài báo tải về tại đây:https://www.philstat.org.ph/index.php/MSEA/article/view/109