EISSN 2687-153X

Языки: ru · en

Статья: ВЛИЯНИЕ ОДНООСНОГО ДАВЛЕНИЯ НА СТРУКТУРНЫЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ДВУМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ПРИМЕРЕ MOTE2 И SB2TE3 (2024)

Читать

Читать онлайн

Это исследование сосредоточено на моделировании методами DFT воздействия одноосного давления на электронные и структурные характеристики двумерных материалов, таких как MoTe2 и Sb2Te3. Особое внимание уделяется реконфигурации щели ван-дер-Ваальса (вдВ). Интуитивно, при приложении одноосного давления ожидается уменьшение расстояния между слоями и, как следствие, переход 2D-3D. Моделирование Sb2Te3 под одноосным давлением выявило металлизацию при 3 ГПа. Дополнительное увеличение давления вызывает изменение симметрии и фазовый переход при 7 ГПа, что приводит к исчезновению щели вдВ в новой фазе. Тем не менее переход к объемной фазе не всегда происходит. В случае MoTe2 под воздействием давления происходит изоструктурный переход в металлическое состояние при 10 ГПа. Дальнейшее увеличение давления при 37 ГПа вызывает фазовый переход с реконфигурацией щели вдВ. Важно отметить, что данный случай MoTe2 аналогичен ситуации с GaSe после релаксации, что также является предметом данного исследования.

This research focuses on DFT modeling of the effects of uniaxial pressure on the electronic and structural properties of two-dimensional materials, such as MoTe2 and Sb2Te3. Special attention is given to the reconfiguration of the van der Waals (vdW) gap. Intuitively, the application of uniaxial pressure is expected to reduce the distance between layers, leading to a transition from 2D to 3D. Investigations under uniaxial pressure on Sb2Te3 revealed metallization at 3 GPa. Further pressure increase induces a phase transition at 7 GPa, resulting in the disappearance of the vdW gap in the new phase. However, a transition to a bulk phase does not always occur. In the case of MoTe2, pressure leads to an isostructural transition to a metallic state at 10 GPa. A further increase in pressure to 37 GPa causes a phase transition to a two-dimensional structure with a change in the orientation of the vdW gap. It is crucial to note that this MoTe2 case is analogous to the situation observed in GaSe after relaxation, which is also the subject of the study.

Ключевые фразы: химия, ван-дер-ваальсово взаимодействие, dft, одноосное давление, mote2, sb2te3, структурные превращения

Автор (ы): Степанов Роман Сергеевич

Журнал: PHYSICS OF COMPLEX SYSTEMS

Идентификаторы и классификаторы

УДК: 538.913. Динамика и статика решетки, квазирешетки и других структур
Префикс DOI: 10.33910/2687-153X-2024-5-1-30-38
eLIBRARY ID: 66182671

Для цитирования:

СТЕПАНОВ Р. С. ВЛИЯНИЕ ОДНООСНОГО ДАВЛЕНИЯ НА СТРУКТУРНЫЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ДВУМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ПРИМЕРЕ MOTE2 И SB2TE3 // PHYSICS OF COMPLEX SYSTEMS. 2024. Т. 5 № 1

Текстовый фрагмент статьи

Список литературы

1. Barzilai, J., Borwein, J. M. (1988) Two-point step size gradient methods. IMA Journal of Numerical Analysis, 8(1), 141-148. (In English). DOI: 10.1093/imanum/8.1.141 EDN: IPUVFZ

2. Benck, J. D., Hellstern, T. R., Kibsgaard, J. et al. (2014) Catalyzing the hydrogen evolution reaction (HER) with molybdenum sulfide nanomaterials. Acs Catalysis, 4 (11), 3957-3971. (In English). DOI: 10.1021/cs500923c EDN: YCNZDD

3. Bera, A., Singh, A., Gupta, S. N. et al. (2020) Pressure-induced isostructural electronic topological transitions in 2H-MoTe2: X-ray diffraction and first-principles study. Journal of Physics: Condensed Matter, 33 (6), article 065402. (In English). DOI: 10.1088/1361-648X/abaeac

4. Bernevig, B. A. (2013) Topological insulators and topological superconductors. Princeton: Princeton University Press, 260 p. (In English). EDN: RQVSBB

5. Bernevig, B. A., Hughes, T. L., Zhang, S. C. (2006) Quantum spin Hall effect and topological phase transition in HgTe quantum wells. Science, 314 (5806), 1757-1761. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1133734 (In English). DOI: 10.1126/science.1133734(InEnglish) EDN: XTKIDI

6. Chen, Y. L., Analytis, J. G., Chu, J.-H. et al. (2009) Experimental realization of a three-dimensional topological insulator, Bi2Te3. Science, 325 (5937), 178-181. (In English). DOI: 10.1126/science.1173034

7. Clark, S. J., Segall, M. D., Pickard, C. J. et al. (2005) First principles methods using CASTEP. Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials, 220 (5-6), 567-570. (In English). DOI: 10.1524/zkri.220.5.567.65075

8. Ernzerhof, M., Scuseria, G. E. (1999) Assessment of the Perdew-Burke-Ernzerhof exchange-correlation functional. The Journal of Chemical Physics, 110 (11), 5029-5036. (In English). DOI: 10.1063/1.478401

9. Fan, X., Chang, C.-H., Zheng, W. T. et al. (2015) The electronic properties of single-layer and multilayer MoS2 under high pressure. The Journal of Physical Chemistry C, 119 (19), 10189-10196. (In English). DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b00317 EDN: UTUMPX

10. Gao, M.-R., Xu, Y.-F., Jiang, J., Yu, S.-H. (2013) Nanostructured metal chalcogenides: Synthesis, modification, and applications in energy conversion and storage devices. Chemical Society Reviews, 42 (7), 2986-3017. (In English). DOI: 10.1039/C2CS35310E EDN: RKGTZR

11. Grimme, S. (2006) Semiempirical GGA-type density functional constructed with a long-range dispersion correction. Journal of Computational Chemistry, 27 (15), 1787-1799. (In English). DOI: 10.1002/jcc.20495

12. Grimme, S., Antony, J., Ehrlich, S., Krieg, H. (2010) A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu. The Journal of Chemical Physics, 132 (15). (In English). DOI: 10.1063/1.3382344

13. Grimme, S., Ehrlich, S., Goerigk, L. (2011) Effect of the damping function in dispersion corrected density functional theory. Journal of Computational Chemistry, 32 (7), 1456-1465. (In English). DOI: 10.1002/jcc.21759

14. Johnson, E. R., Keinan, S., Mori-Sánchez, P. et al. (2010) Revealing noncovalent interactions. Journal of the American Chemical Society, 132 (18), 6498-6506. (In English). DOI: 10.1021/ja100936w EDN: OACQLV

15. Kane, C. L., Mele, E. J. (2005a) Quantum spin Hall effect in graphene. Physical Review Letters, 95 (22), article 226801. (In English). DOI: 10.1103/PhysRevLett.95.226801

16. Kane, C. L., Mele, E. J. (2005b) Z2 topological order and the quantum spin Hall effect. Physical Review Letters, 95 (14), article 146802. (In English). DOI: 10.1103/PhysRevLett.95.146802

17. Konig, M., Wiedmann, S., Brune, C. et al. (2007). Quantum spin Hall insulator state in HgTe quantum wells. Science, 318 (5851), 766-770. (In English). DOI: 10.1126/science.1148047 EDN: MJXOWJ

18. Lee, E., Kim, J., Bhoyate, S. et al. (2020) Realizing scalable two-dimensional MoS2 synaptic devices for neuromorphic computing. Chemistry of Materials, 32 (24), 10447-10455. (In English). DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c03112 EDN: UROCOW

19. Lei, W., Wang, W., Ming, X. et al. (2020) Structural transition, metallization, and superconductivity in quasi-two-dimensional layered PdS2 under compression. Physical Review B, 101 (20), article 205149. (In English). DOI: 10.1103/PhysRevB.101.205149

20. Li, P., Yuan, K., Lin, D.-Y. et al. (2019) p-MoS2/n-InSe van der Waals heterojunctions and their applications in all- 2D optoelectronic devices. RSC Advances, 9 (60), 35039-35044. (In English). DOI: 10.1039/C9RA06667E EDN: RDRXPB

21. Mu, C., Sun, X., Chang, Y. et al. (2021) High-performance flexible all-solid-state micro-supercapacitors based on two-dimensional InSe nanosheets. Journal of Power Sources, 482, article 228987. (In English). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228987

22. Otero-de-la-Roza, A., Blanco, M. A., Pendás, A. M., Luaña, V. (2009) Critic: A new program for the topological analysis of solid-state electron densities.Computer Physics Communications, 180 (1), 157-166. (In English). DOI: 10.1016/j.cpc.2008.07.018 EDN: KUJHGH

23. Otero-de-la-Roza, A., Johnson, E. R., Luaña, V. (2014) Critic2: A program for real-space analysis of quantum chemical interactions in solids.Computer Physics Communications, 185 (3), 1007-1018. (In English). DOI: 10.1016/j.cpc.2013.10.026

24. Pan, H., Cao, L., Chu, H. et al. (2019) Broadband nonlinear optical response of InSe nanosheets for the pulse generation from 1 to 2 μm. ACS Applied Materials & Interfaces, 11 (51), 48281-48289. (In English). DOI: 10.1021/acsami.9b18632 EDN: UDDQJB

25. Peng, X., Peng, L., Wu, C., Xie, Y. (2014) Two dimensional nanomaterials for flexible supercapacitors. Chemical Society Reviews, 43 (10), 3303-3323. (In English). DOI: 10.1039/C3CS60407A EDN: SRSYQB

26. Pumera, M., Sofer, Z., Ambrosi, A. (2014) Layered transition metal dichalcogenides for electrochemical energy generation and storage. Journal of Materials Chemistry A, 2 (24), 8981-8987. (In English). DOI: 10.1039/C4TA00652F EDN: YEQUUP

27. Qi, X.-L., Zhang, S.-C. (2011) Topological insulators and superconductors. Reviews of Modern Physics, 83 (4), article 1057. (In English). DOI: 10.1103/RevModPhys.83.1057

28. Raty, J.-Y., Noé, P. (2020) Ovonic threshold switching in Se-Rich GexSe1 - x glasses from an atomistic point of view: The crucial role of the metavalent bonding mechanism. Physica Status Solidi (RRL), 14 (5), article 1900581. (In English). DOI: 10.1002/pssr.201900581 EDN: CUFSAU

29. Singh, B., Prasad, R. (2016) Spin-texture of the non-trivial surface state of topological insulator Sb2Te3. Quantum Matter, 5 (3), 362-364. (In English). DOI: 10.1166/qm.2016.1317

30. Stepanov, R., Gerega, V., Suslov, A., Kolobov, A. (2023a) Uniaxial pressure-induced 2D-1D dimensionality change in GaSe and related materials. Physica Status Solidi (RRL), 17 (8), article 2200430. (In English). DOI: 10.1002/pssr.202200430

31. Stepanov, R. S., Marland, P. I., Kolobov, A. V. (2023b) Compositional and structural disorder in two-dimensional AIIIBVI materials. Crystals, 13 (8), article 1209. (In English). DOI: 10.3390/cryst13081209

32. Tominaga, J., Kolobov, A. V., Fons, P. J. et al. (2015) Giant multiferroic effects in topological GeTe-Sb2Te3 superlattices. Science and Technology of Advanced Materials, 16 (1), article 014402. (In English). DOI: 10.1088/1468-6996/16/1/014402

33. Wang, H., Feng, H., Li, J. (2014) Graphene and graphene-like layered transition metal dichalcogenides in energy conversion and storage. Small, 10 (11), 2165-2181. (In English). DOI: 10.1002/smll.201303711 EDN: UTCNYV

34. Zhao, K., Wang, Y., Sui, Y. et al. (2015) First principles study of isostructural phase transition in Sb2Te3 under high pressure. Physica Status Solidi (RRL), 9 (6), 379-383. (In English). DOI: 10.1002/pssr.201510091 EDN: XTGQAZ

35. Zhao, X.-M., Liu, H.-Y., Goncharov, A. F. et al. (2019) Pressure effect on the electronic, structural, and vibrational properties of layered 2H - MoTe2. Physical Review B, 99 (2), article 024111. (In English). DOI: 10.1103/PhysRevB.99.024111

36. Zheng, Y., Song, W., Song, Z. et al. (2023) A complicated route from disorder to order in antimony-tellurium binary phase change materials. Advanced Science, article 2301021. (In English). DOI: 10.1002/advs.202301021.

Выпуск

Т. 5 № 1 (2024)

Кол-во страниц: 43 страницы

Другие статьи выпуска

ПОВЕДЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПЛЕНОК ТРИСЕЛЕНИДА МЫШЬЯКА (2024)

Авторы: Аванесян Вачаган Тигранович

Исследовано влияние уровня содержания модификатора на поведение оптических характеристик термически осажденных пленок халькогенидных стекол триселенида мышьяка. Наблюдается параллельный сдвиг края поглощения в сторону коротких волн и уменьшение наклона экспоненциального «хвоста». Увеличение наклона энергетической зависимости Урбаха с увеличением степени модификации можно интерпретировать как увеличение концентрации связей металл-металл за счет отклонения от стехиометрии, так и переходом через значение координационного числа, соответствующего точке топологического фазового перехода. Одновременное уменьшение ширины запрещенной зоны указывает, по-видимому, на увеличение дефектности структуры. Кроме того, это может свидетельствовать о наличии более высокой концентрации ловушечных состояний вблизи уровня Ферми, приводящей к соответствующему размытию «хвостов» проводимости халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП).

Сохранить в закладках

МЕТОД ГИПЕРБОЛИЧЕСКИХ МАТРИЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ С ПОМОЩЬЮ ВОЛНОВЫХ ПАКЕТОВ (2024)

Авторы: Яковлев Максим Юрьевич, Беляев Андрей Константинович

Метод гиперболических матриц предложен для исследования ядерной динамики атомов и молекул в рамках техники волновых пакетов и формализма подхода Борна - Оппенгеймера. Метод позволяет рассчитывать эволюцию волнового пакета при помощи произведения обычных матриц вместо распространения во времени посредством матричных экспонент. Формализм метода подробно описан, и представлен иллюстративный пример применения метода к модели Талли. Получено хорошее согласие с результатами применения модели Ландау - Зинера.

Сохранить в закладках

К ОЦЕНКЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ (2024)

Авторы: Грабов Владимир Минович, Комаров Владимир Алексеевич, Герега Василиса Александровна, Суслов Антон Владимирович

На основе термодинамического соотношения между коэффициентом термоэдс и энтропией электропроводящей среды для электронной системы полностью ионизованной плазмы, находящейся в наиболее неупорядоченном состоянии, природным примером которой может служить электронно-ядерная плазма Солнца, получено оценочное значение параметра термоэлектрической эффективности ZT, выражающееся универсальным числом ZT = (25/6), которое можно рассматривать как некоторую оценку предельных возможностей термоэлектрического преобразования энергии.

Сохранить в закладках

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФОТОАНОДОВ ДЛЯ СЕНСИБИЛИЗИРОВАННЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (2024)

Авторы: Текшина Екатерина Владимировна, Лазаренко Петр Иванович, Степарук Александр Сергеевич, Крупанова Дарья Алексеевна, Козюхин Сергей Александрович

Исследования солнечной энергии актуальны особенно в области изучения и создания сенсибилизированных красителей солнечных элементов (СКСЭ), относящихся к третьему поколению фотовольтаических преобразователей солнечного света. Перспективным направлением является создание архитектурных и интерьерно-интегрированных панелей, гибких и портативных устройств. Изучение свойств функциональных материалов, входящих в структуру СКСЭ, и их влияния друг на друга имеет решающее значение для повышения эффективности, снижения себестоимости производства СКСЭ. В работе исследованы диэлектрические свойства фотоанодов (ФА) для СКСЭ, в частности, диэлектрическая проницаемость и тангенс диэлектрических потерь в диапазоне от -50 до 150 °C и от 10-1-106 Гц, что позволило оценить вклад красителя в диэлектрические свойства диоксида титана. Полученные результаты позволяют понять влияние красителя на механизм проводимости носителей заряда в диоксиде титана и могут быть использованы при разработке материалов для СКСЭ.

Сохранить в закладках

THREE-PHOTON ABSORPTION AND PHOTOLUMINESCENCE IN FILMS OF LIQUID-CRYSTAL POLYMERS WITH EMBEDDED CDSE/ZNS QUANTUM DOTS (2024)

Авторы: Нестеров Вячеслав Юрьевич, Преснов Никита Денисович, Заботнов Станислав Васильевич, Мерекалов Алексей Сократович, Карпов Олег Николаевич, Шандрюк Георгий Александрович, Тальрозе Раиса Викторовна, Головань Леонид Анатольевич

In this paper, we studied nonlinear absorption of infrared (IR) (1250 nm) femtosecond pulses and visible photoluminescence (PL) excited by them in liquid-crystal (LC) polymer films with embedded CdSe/ZnS core-shell type quantum dots (QDs). The dependence of nonlinear transmission on incident intensity indicated three-photon absorption in the films, with the three-photon absorption coefficient for the QD-LC polymer composite comparable with the one for bulk CdSe. The spectrum of PL excited by IR pulses coincides with one-photon excited PL spectrum. Dependence of the PL signal on the IR laser radiation power is cubic with further saturation for the spectral region from 2.10 to 2.25 eV, with saturation intensity decreasing with lower PL photon energy. The presence of the second-harmonic signal in the up-conversion spectrum results in its variation with an excitation power increase.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: РГПУ им. А. И. Герцена
Регион: Россия, Санкт-Петербург
Почтовый адрес: 191186, Санкт-Петербург, набережная реки Мойки 48
Юр. адрес: 191186, Санкт-Петербург, набережная реки Мойки 48
ФИО: Тарасов Сергей Валентинович (ректор)
E-mail адрес: mail@herzen.spb.ru
Контактный телефон: +7 (812) 3124477
Сайт: https://herzen.spb.ru/

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.